Die Turbine

Im ersten Teil dieser Serie haben wir ja schon einen primitiven Turbinenvorläufer gebaut. Wir hatten ein Spielzeugwindrad mit einer Röhre umgeben und dann mittels Düse einen Dampfstrahl auf die "Propellerschaufeln" gelenkt. Dadurch drehte sich unser Rädchen und dessen "Turbinenwelle" hätte jetzt einen Fahrraddynamo antreiben können.

In der Realität ist das natürlich etwas komplizierter, denn das Grundprinzip hat etwa 130 Jahre auf dem Buckel, und so gab es genug Zeit für etliche Ingenieurgenerationen das Ganze zu verfeinern. Weil es nun aber grundsätzlich einfach, im Detail aber doch etwas komplizierter ist, habe ich mich lange vor dieser Aufgabe hier gedrückt. Nun versuche ichs aber.

Das Blöde an Turbinen ist, dass man das Innere nie in Aktion sehen kann, und sie selbst im Stillstand selten ihr Innenleben zeigen. Daher ist Turbinenkunde als Fach immer etwas theoretisch und von vielen Berechnungen geprägt. Nur sehr gute Dozenten können einem diese Herzstücke des Kraftwerksbetriebes auf interessante Weise näher bringen
Nun bin ich kein Dozent, aber wende mich ja auch nicht an ein Fachpublikum. Da kann ich es also beim großen Ganzen belassen, und hoffe darauf, meinen Lesern die Turbinchen verständlich näher zu bringen.

Normalerweise sieht eine große, mehrstufige Dampfturbine (denn auf diese werde ich mich beschränken) so aus, wie auf diesem Bild:


(Foto: Siemens Pressebild, aus Wikipedia)


Dominiert wird der dort abgebildete Turbosatz (das rote Teil am hinteren Ende ist schon der Generator, der an der Turbine dranhängt) optisch von den drei gelben, zylinderförmigen Bauteilen, während der Laie vorn noch so ein bissl technisches Geraffel wahrnimmt. Dabei beherbergen die drei großen farbigen Gehäuse eigentlich nur den letzten Turbinenteil, der etwa ein Drittel der Gesamtleistung des Ganzen beisteuert.

Die Nutzung unseres im Dampferzeuger aufwändig hergestellten Dampfes beginnt aber ganz vorn. 

(Als kleiner Einschub an dieser Stelle: Unter Dampf versteht man hier nicht die Schwaden, wie sie etwa einen Kochtopf verlassen, sondern ein energiereiches Fluid, das sich schon fast wie eine Flüssigkeit verhält)

1. Bereich: Das Hochdruckteil

Dort vorn also, hinter dem kleinen gelben Anhängsel in Kastenform, erkennt man mit etwas Mühe auch einen Zylinder inmitten von Rohrleitungen, flankiert von den beiden Bauteilen mit den braunen Anbauten.
Dieses kleine versteckte Ding beherbergt unser Turbinen-Hochdruckteil. Wie auch bei den größeren Teilen weiter hinten, versteckt sich die untere Hälfte dieses Gehäuses im sogenannten Turbinentisch. 

(Kann man sich so vorstellen, wie bei einem Haushaltstisch in den man ein Loch sägt, in welches man dann eine Zylinderform einlegt. Da sieht man dann auch nur noch die obere Hälfte. Der Turbinentisch hat die Aufgabe, den Turbosatz strukturell vom Gebäude zu entkoppeln damit sich eventuelle Schwingungen nicht darauf übertragen. Das aber nur nebenbei.)

In unserem ersten, dem Hochdruckteil der Turbine (HD-Teil), wird, obwohl es vergleichsweise klein ist, ca ein Drittel der Gesamtenergie des erzeugten Dampfes abgearbeitet. Wir können dazu wieder unser Bild vom Windrad in der Röhre bemühen. Nur sind hier drin mehrere Räder hintereinander aufgezogen, und die sehen absolut nicht mehr aus wie Spielzeugwindräder. 
Hier mal ein Bild eines Turbinenläufers mit den sogenannten Radscheiben, die aus einer Vielzahl von Laufschaufeln gebildet werden:

(ja, die kleinen Dinger die wie Speichen aussehen, sind unsere Schaufeln):


(gleiche Fotoquelle)


Die kleinsten beiden der dort abgebildeten Radscheiben könnten so auch auf einem HD-Turbinenläufer zu finden sein. Davon stelle man sich jetzt ein paar mehr hintereinander vor, und schon hat man ein Bild vom drehbaren Innenleben einer HD-Turbine. Das sieht so unspektakulär aus, dass ich davon kein Foto im Netz gefunden habe. Einfach eine dicke Welle mit vielleicht 12 - 15 solcher Schaufelräder hintereinander. Die ersten noch sehr klein, nach hinten hin langsam größer werdend (aber auf keinen Fall mit solchen Größenunterschieden wie im obigen Bild).

Die Turbinenwelle mit den Laufschaufelrädern liegt nun aber nicht in einer leeren Röhre, sondern sozusagen in ihrem „Gipsabdruck“. Man sieht ja, dass zwischen den Schaufelrädern immer etwas Platz ist, und dieser wird nicht einfach frei gelassen, sondern dort ragen die im umgebenden Gehäuse befestigten Turbinen-Leitschaufeln hinein.

Würde man so einen Schaufelrad (wie oben abgebildet, aber mit einem Loch statt der Welle im Zentrum) genau in der Mitte horizontal auseinandersägen, und die Hälften mit den Außenkanten im oberen und unteren Gehäuseteil anschweißen, hat man optisch eine ganz gute Vorstellung vom festen Gegenstück zum drehbaren Läufer.
Wir nehmen sozusagen unsere altbekannte Windradröhre vom Anfang und klappen die in eine obere und eine untere Hälfte auseinander. In die untere Hälfte bauen wir die einen Leitschaufel-Halbründer ein, so dass dazwischen immer genau die passende Laufschaufelreihe vom Läufer Platz findet. Wenn der Läufer dann da drin liegt, klappen wir die obere Gehäusehälfte, in der wir inzwischen die anderen Leitschaufel-Halbründer montiert haben, da drüber. Jetzt befindet sich immer eng hinter einer Radscheibe (vom Läufer) eine Reihe von Leitschaufeln (fest im Gehäuse).

Zuschrauben, fertig ist die Laube.

Wozu das Ganze? Dieses Labyrinth aus gegeneinander gerichteten Schaufelkränzen hat ja nun gar nichts mehr mit einem Propeller in einer Röhre zu tun, obwohl das doch schon funktioniert hätte.

Jo, dabei hatten wir ja auch riesige anfallende Verluste. Unser jetzt konstruiertes Schaufellabyrinth zwingt den Dampf nun auf einen festen Weg, in dem er möglichst seine ganze ausnutzbare Energie an die Turbinenschaufeln abgeben, und sich nicht einfach einen kürzeren Weg suchen (den des geringeren Widerstandes nämlich), oder unkontrollierte Wirbel bilden soll.

Gut, jetzt haben wir die Skizze unserer HD-Turbine. Eine Welle mit Laufschaufelkränzen darauf, deren Durchmesser kegelförmig, vom „heißen“ Eintritt bis zum „kalten“ Ende, größer wird. Zwischen den Laufschaufelrädern befinden sich die Leitschaufeln, die größenmäßig immer zu den jeweiligen Radscheiben passen.

Unser Hochdruck-Dampf mit vielleicht 250 bar und 550°C, hier Frischdampf genannt, kommt nun aus dem Kessel und strömt in der Turbine erst einmal in die erste Düsenstufe. Dort wird er gebündelt, und auf die erste Laufschaufelreihe der Turbine gelenkt, die durch dieses „Anpusten“ zum drehen gebracht wird.
Diese erste Schaufelreihe durchströmt der Dampf, und gibt dort einen Teil seiner Energie an die Turbine ab. Hinter den Laufschaufeln muss er nun auch die im Gehäuse montierten Leitschaufeln passieren. Diese haben  die Aufgabe, den Dampf zu bündeln und zielgenau auf die nächsten Laufschaufeln zu lenken.

So geht das Spiel bis zum Austritt hinter der letzten Laufschaufelstufe unserer HD-Turbine weiter. Dort hat der Dampf nun ca ein Drittel seiner Gesamtenergie abgegeben. Das heißt, dass er einiges an Druck und Temperatur eingebüßt, dafür aber leider an Volumen gewonnen hat.

(Ein Kilogramm des hochgespannten Frischdampfs nimmt vielleicht 1,5 Liter Raum ein (Wasser zum Vergleich, da ist es 1 Liter), aber dasselbe Kilogramm abgearbeiteter Dampf braucht am Ende vielleicht 3 oder 4 Liter Rauminhalt, denn der Druck hat ja nachgelassen. Das ist der Grund, warum unsere Schaufelstufen immer größer werden müssen. Wir brauchen einfach immer größere Durchströmungsquerschnitte, je druck- und kraftloser der Dampf wird. Dieses Problem wird uns noch öfter begegnen.)

Okay, das HD-Teil haben wir überstanden, aber wenn wir uns das erste Bild noch mal angucken, werden wir feststellen, dass der größte Teil der Turbine noch vor uns liegt. Es geht also weiter.

2. Bereich: Das Mitteldruck-Teil

Wenn der Dampf das HD-Teil verlassen hat, geht es erst einmal wieder zurück zum Kessel. Dort soll er zwischenüberhitzt werden.

(An dieser Stelle wieder ein kleiner Einschub: Der Begriff "überhitzen" kommt daher, weil wir beim Dampf drei Phasen unterscheiden. Wenn Wasser siedet bildet sich Dampf, klar. Zu diesem Zeitpunkt verharren aber sowohl das noch vorhandene Wasser, als auch der schon entstandene Dampf noch auf derselben Temperatur - der Siedetemperatur. Solange noch irgendwelches Wasser vorhanden ist, sprechen wir von Nassdampf.
Erst wenn alles Wasser verdampft, aber die herrschende Temperatur immer noch die Siedetemperatur ist, sprechen wir von Sattdampf.
Erst dieser wasserlose Sattdampf kann nun weiter erhitzt werden, da das vorher noch vorhandene Wasser in Flüssigphase sämtliche zugeführte Energie absorbiert hat, um auch zu verdampfen. Diesen über die Siedetemperatur erhitzten Dampf nennt man nun Heißdampf, oder eben überhitzten Dampf.)

Der Grund für diese Zwischenüberhitzung ist der, dass unser Dampf zwar kälter geworden ist und an Druck verloren hat, der Druck aber immer noch so hoch ist, dass eine weitere Abkühlung des Dampfes ihn zurück auf seine (hier hohe) Kondensationstemperatur bringen würde. Aus unserem Dampf würde wieder flüssiges Wasser, und das können wir in einer Dampfturbine nun gar nicht gebrauchen.

(Mit dem jeweils herrschenden Druck verschiebt sich halt der Siedepunkt von Wasser, also es kocht bei hohen Drücken erst bei höherer Temperatur, aber es kondensiert auch schon bei höherer Temperatur. Es schlägt sich nieder. Niederschlag halt, wie Regen oder Tau.

Wir kennen bei normalem Luftdruck die 100°C als festen Wasser-Siedepunkt aus dem Alltag. Bei höherem Druck siedet es halt später, bei niedrigerem Druck (in der Natur z.B. auf großen Höhen) kocht und dampft Wasser eben bei niedrigeren Temperaturen. Kondensation erfolgt also bei der gleichen Temperatur wie das Sieden, nur der Ausgangs-Aggregatzustand ist ein anderer, und die Temperatur bewegt sich in die entgegengesetzte Richtung.)

Gut. Zwischenüberhitzung im Kessel von meinethalben 350°C wieder hoch auf 580°C, das Ganze aber jetzt nur noch bei einem Druck von vielleicht 65 bar (der Rest ist im HD-Teil und im Zwischenüberhitzer geblieben). 
Wir befinden uns jetzt in der sogenannten „heißen Schiene“ auf dem Weg zurück zur Turbine. Diesmal aber ins Mitteldruck-Teil. Das ist der nächstgrößere Zylinder zwischen dem kleinen HD-Teil und den großen gelben Trommeln auf dem Bild.

Hier passiert prinzipiell das Gleiche wie in der ersten Teilturbine, also die Durchströmung der hintereinander angeordneten Laufschaufeln und Leitschaufelkränze, aber etwas ändert sich. Wir hatten ja festgestellt, dass das Dampfvolumen nach jeder Energieabgabe, also jedem Druckverlust, größer wird.
Unsere erste Laufschaufelreihe im MD-Teil ist also logischweise größer als die letzte im HD-Teil. Das würde sich nun fortsetzen, bis wir am Ende des MD-Teils schon einen riesigen Strömungsquerschnitt bräuchten, um die Gesamtdampfmenge dort überhaupt noch durchquetschen zu können.

Um das zu mindern, wird die Turbine an verschiedenen Stellen angezapft und Dampf entnommen. Dieser Dampf hat ja schon einen Großteil seiner Energie abgegeben (er hat in der Turbine Arbeit geleistet), und bevor der Durchquetsch-Aufwand nun zu groß wird, zweigt man einfach an einzelnen Druckstufen eine Teilmenge heißen Dampfes ab, und nutzt diese für die Speisewasservorwärmung (oder als Prozessdampf für die Industrie, oder aber um z.B. Wohnungen mit Fernwärme zu versorgen).

Würde man das kalte Speisewasser erst im Kessel aufheizen, müsste man ihm die gesamte Energie dafür über die Wärmequelle (das Feuer) zuführen, hätte aber später dann das Problem mit den riesigen Dampfvolumina. So aber verteilt man die Aufwärmung möglichst intelligent, indem man schon teilabgearbeiteten Dampf dafür nutzt.

Okay, das wars schon. MD-Turbine geschafft, durchzuschleusende Dampfmenge verringert, ca 2 Drittel der Gesamtenergie des Dampfes wurden in Rotationsenergie umgesetzt.

Jetzt fehlen aber noch unsere letzten 3 Turbinenteile, diese gelben vom ersten Bild.

3. Bereich: Das Niederdruck-Teil

Diese zylindrischen Gehäuse beherbergen zwar bauteilmäßig gesehen 3 Turbinen (im Bild oben ist das so, es könnten woanders aber auch nur 1 oder 2 Teile sein), aber technologisch, vom Prozess her betrachtet, haben wir es hier mit den drei Teilturbinen des Niederdruckteils zu tun. Wir reden also ab jetzt vom (einen) ND-Teil, obwohl es sich im Beispiel um drei Stück handelt.

Der Grund für diese Aufteilung liegt wieder in der Volumenvergrößerung des Dampfes. Ab einer bestimmten Druckstufe, so bei etwa 8 – 12 bar, beginnt das Dampfvolumen nämlich exorbitant zu wachsen. Bisher war die Dampfexpansion ja eine relativ gleichmäßige Geschichte, und es reichte wenn die nächste Schaufelstufe mit ein paar Zentimeter längeren Schaufeln ausgestattet war. Das ändert sich nun mit der Überschreitung der „Niederdruck-Grenze“, denn ab da ufert die Expansion des Dampfes aus.

Obwohl auch hier die Turbine mit Anzapfungen versehen ist und wieder Dampf-Teilströme abgezweigt werden, muss der Durchlassquerschnitt einer jeden Stufe überproportional wachsen. Darum teilt man das ND-Teil gern in mehrere Teilturbinen auf, denn sonst wären die letzten Schaufeln so lang, dass die dort auftretenden Fliehkräfte kein Material mehr aushalten würde. 

(Im Bild sieht man, dass die drei Gehäuse mit einer dicken Rohrleitung obendrauf verbunden sind. Diese Dampfleitung speist alle drei Teilturbinen gleichzeitig, nicht nacheinander. Die Dampfmenge wird also aufgeteilt.)

Die letzten Schaufeln, die wie im zweiten Bild schon aussehen wie Flügel, müssten sehr lang, sehr breit, dick und schwer sein. Das sind sie ja sowieso schon, aber wenn man die komplette Frischdampfmenge, die wir anfangs ins HD-Teil geschickt haben, bis zum Ende durch nur eine Turbine jagen würde, hätte die letzte Schaufelreihe wahrscheinlich den Durchmesser eines kleineren Windrades. Nun stelle man sich das mal vor bei 50 Umdrehungen in der Sekunde!

So, jetzt haben wir aber die letzten Schaufelräder endgültig verlassen und befinden uns nun im Abdampfstutzen, am „kalten Ende“ der Turbine. Das wars. Ende mit der Dampfabarbeitung.

Das Besondere hier ist aber, dass wir uns am Ende schon im Unterdruckbereich befinden. Der austretende Abdampf wird im darunter liegenden Maschinenkondensator nämlich so weit abgekühlt, dass er wieder zu Wasser kondensiert und damit in seinem Volumen zusammenschnurrt. Da ja keine Luft von außen nachströmen kann, ist nichts da was diese Volumenlücke ausfüllen könnte. Also bewegen wir uns, druckmäßig sinkend, in Richtung Vakuum. Etwa ein Drittel des normalen athmosphärischen Drucks herrscht dort, so dass der Siede- und Kondensationspunkt des Wassers bei etwa 30°C liegt.

Unser Dampf wird also wieder zu Wasser und damit pumpbar. Dieses sogenannte Kondensat wird jetzt wieder auf Druck gebracht und mittels Turbinendampf (die Anzapfungen!) und Kessel erhitzt, verdampft, überhitzt … abgearbeitet … zwischenüberhitzt … abgearbeitet und wieder kondensiert. Wir haben einen Kreislauf, mit der Turbine als einem Herzstück davon.

Jetzt noch ein paar Anmerkungen zum Betrieb der Turbine, denn ganz so einfach wie hier dargestellt ist es natürlich nicht.

Zum Abschluss:

Wir müssen uns immer vor Augen halten, dass da etliche hundert Tonnen Stahl mit z.B. 3000 Umdrehungen pro Minute rotieren. Da sind gewaltige Massen in Bewegung die besser keine Unwucht aufweisen sollten. Störungen im Rundlauf können sich nämlich sehr schnell aufschwingen, und dann gibt es buchstäblich kein Halten mehr. Deshalb muss die Dampfzufuhr im Störungsfalle extrem schnell unterbrochen werden können, und die Überwachung des Turbinenverhaltens sehr sicher sein.

Des Weiteren haben wir es mit sehr hohen Energiedichten zu tun und auch mit riesigen Potentialunterschieden vor und hinter der Turbine. Der Dampf schiebt den ganzen Strang sozusagen in die Richtung des geringsten Druckes.
Man kompensiert das zu großen Teilen dadurch, dass die Einzelturbinen zweiflutig ausgeführt sind. Beim oben abgebildeten Turbosatz sind MD-Teil und ND-Teile so aufgebaut. Die Dampfzufuhr erfolgt dabei mittig, und der Dampf strömt zu beiden Seiten ab. Die Schaufelstufen sind dazu in zwei Kegelformen nach außen hin größer werdend angeordnet. Man hat so zwei kleinere Abströmquerschnitte, was die Turbine einerseits schmal hält, andererseits aber auch dem axialen Schub des Stranges entgegenwirkt. Die Schubwirkungen heben sich so größtenteils auf.

Wichtig ist auch noch die Tatsache, dass die Turbine im Betrieb durch den Dampf massiv aufgeheizt wird. Das heißt, sie wird dabei länger und zieht sich beim Abkühlen ohne Dampfzufuhr wieder zusammen. Das Gleiche gilt auch für die Turbinengehäuse mit den Leitschaufelträgern. Blöderweise erfolgen Ausdehnung und Kontraktion nicht bei allen Bauteilen gleichmäßig – das wäre ja auch zu einfach.

Wir haben ja unterschiedlich viel Material verbaut, und auch verschiedene Stahlarten. Die Temperaturen sind an allen Stellen auch noch verschieden, also erfolgt die Längenausdehnung nicht schön gleichmäßig in einem Zuge. Da ist eine langsame Durchwärmung gefragt. Wenn man jetzt noch bedenkt, dass alle Einbauten nur millimetergeringe Abstände voneinander haben (Verlustvermeidung, man will ja den Weg des geringsten Widerstandes versperren), kann man sich vorstellen, dass die Sache nicht gerade sorglos zu behandeln ist.

Ansonsten hat man sich mit so einem Turbinchen Einiges an Sicherheitskram und Regelungszeugs eingehandelt, man muss auf die Ölversorgung achten, die absoluten und die relativen Schwingungen überwachen, Drücke und Temperaturen müssen stimmen, der Wellendichtdampf (ja, man dichtet die Turbine mit Dampf nach außen ab) muss eingestellt werden u.s.w., u.s.w.

Dann sollte nix mehr schiefgehen.

Zum Abschluss noch was zum Vergleich und fürs Autoquartett, weil ja immer so gern mit den Leistungen irgendwelcher Kleinstromerzeuger (kann soundsoviele Haushalte versorgen…) rumgeprahlt wird.

Nehmen wir mal eine Kondensationsturbine der 1000 MW-Klasse (die größte Dampfturbine die ich bisher gesehen habe, hatte 1400 MW – für ein Kernkraftwerk). 
1000 MW entspricht knapp 1,4 Millionen, oder genau 1359622 PS. Das entspricht ca 15100 Kompaktklassewagen mit 90 PS, oder 1358 Bugatti Veyron auf Volllast. Wir haben zwar keinen Hubraum, aber mit Leistung können wir glänzen.
Es reicht übrigens auch für die Stromversorgung einer halben Großstadt der Hamburg-Klasse.


Kommentare:

  1. "...Man kompensiert das zu großen Teilen dadurch, dass die Einzelturbinen zweiflutig ausgeführt sind. Beim oben abgebildeten Turbosatz sind MD-Teil und ND-Teile so aufgebaut. Die Dampfzufuhr erfolgt dabei mittig, und der Dampf strömt zu beiden Seiten ab. Die Schaufelstufen sind dazu in zwei Kegelformen nach außen hin größer werdend angeordnet..."

    Ahaa... hab mich immer gefragt, warum der Turbinenradius in der Mitte am kleinsten ist. Bin bisher davon ausgegangen, dass der Dampf immer von einem Ende zum anderen geleitet wird.

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  2. Jupp, das macht man aber nur bei den richtig großen Schwarten, der Regelfall ist schon noch die klassisch-einflutige Ausführung.

    Aber weil die großen Dinger einfach fotogener sind, gibts davon halt mehr Bilder. :-)

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  3. Danke für diesen weiteren interessanten Einblick! Wieder so ein schön entspannender Text, den man bedenkenlos auch vor dem Schlafengehen lesen kann. In diese Welt hat der Wahnsinn eben keinen Zutritt, die Physik ist da unerbittlich und Kräfte lassen sich nicht umdefinieren oder wegargumentieren. Einfach gemütlich, trotz 250 bar und 500°C

    Nicht daß die politischen Beiträge nicht interessant wären. sie bestätigen aber in der Regel nur meine unangenehmen Befürchtungen - oder fügen noch welche hinzu. Da muß man mit der Dosierung aufpassen, wenn man die vierzig schon hinter sich gelassen hat.. ;-)

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  4. Hallo Calimero, ein paar Fragen sind für mich noch offen:

    Es sieht so als, als würde der Dampf aus dem Mitteldruck-Teil mittig nach oben abgeführt (ich meine den riesigen silbernen Krümmer). Wenn das so ist, wird er dann vom Hochdruckteil aus von beiden Seiten in die Mitteldruckturbine geblasen?

    Die Einfüllstutzen in den Niederdruckteil haben einen viel geringeren Querschnitt als die Zuführung. Wie das? An der Stelle wird der Dampf ja wieder zusammengequetscht, während er sonst immer expandieren darf?

    Und noch ein Frage: wie wird denn die Turbinenachse gelagert? Doch nicht etwa auf Kugellagern von Fischer?

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  5. Hallo Kallias,

    man darf sich bei den sichtbaren Rohrleitungsdimensionen nicht täuschen lassen. Was wir auf dem Bild sehen, ist ja lediglich die umgebende Isolierung. Die eigentliche(n) Leitung(en) darin sind um einiges dünner. Manchmal ist man erstaunt, wenn so ein augenscheinlich dicker "Wurm" mal zu Instandsetzungszwecken ausgepackt wird. Da sieht die nackte Leitung teilweise richtig ärmlich aus.

    Beim MD-Teil sieht man tatsächlich eine isolierte Leitung mittig oben rauskommen, aber da wird einiges verdeckt.
    Im Artikel schrieb ich ja vereinfachend nur vom Turbinengehäuse, in welchem der Läufer liegt - das ist aber nicht die ganze Wahrheit.

    Tatsächlich befindet sich in dem (ebenfalls isolierten) Außengehäuse, was wir auf dem Bild sehen, noch ein Turbinen-Innengehäuse, welches wirklich die Leitschaufelträger beherbergt.

    Wie die Dampfableitung aus diesem Innengehäuse aussieht, kann man ja leider nicht erkennen. Es sollte aber so sein, dass an beiden Innengehäuseenden der abgearbeitete Dampf abströmt und dann in einer Leitung zusammengeführt wird, bevor es zu den ND-Teilen rübergeht (schon damit sich eventuell vorhandene Temperatursträhnen aus beiden Leitungen vermischen).

    Die Dampf-Zuleitung erfolgt bei HD- und MD-Teil von unten. Die sieht man hier gar nicht. Sehen kann man nur diese flankierenden Zylinder mit den dünnen braunen Zuleitungen. Das sind die Stell- und Schnellschlussventile für die Dampfzufuhr. Die braunen Strippen führen dabei das Hydrauliköl.

    Jetzt zum Überströmbogen zu den ND-Teilturbinen. Da kommt also eine dick verpackte Leitung mittig aus dem MD-Außengehäuse raus. (Wie gesagt, im Innengehäuse teilt die sich in zwei seitliche Abströmleitungen auf.)
    Dann sieht man so eine Art Ring hinter dem "Krümmer". Da sollte noch eine Stauklappe drin sein, mit der man die Druckverhältnisse zwischen MD- und ND-Teil regeln kann.
    Dahinter nun hat die Leitung drei Abgänge zu den drei ND-Teilen, und die kommen ja logischerweise mit nur einem Drittel des Durchmessers der Sammelleitung aus. Und das macht sich dann auch bei der Isolierungsdicke bemerkbar.

    Zusammengequetscht wird da jedenfalls nichts (das wären wieder Verluste), an dieser Stelle wird lediglich gedrittelt.

    Beste Grüße, Calimero

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    1. Guten Tag erstmal,

      Hab mir den Artikel durchgelesen und muss sagen das er mir sehr gut gefallen hat.
      Habe beruflich mit den Dingern zu tun, bin aber noch recht frisch in der Branche.
      Folgendes zu der Frage wegen den kleineren Rohrquerschnitten an den ND-Turbineneinlässen:
      Da die 3 ND-Turbinen ja gleichermaßen gespeist werden (also parallel geschaltet sind) muss der Querschnitt der Zuleitung 1/3 der Hauptleitung betragen.
      Es ist also nicht nur die Isolierung der Leitungen die den Unterschied des Querschnittes verursacht.

      Axiale Bewegungen durch den Dampfeinlass werden zudem auch durch Axiallager kompensiert.

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  6. Oh, da war ja noch eine Frage. Sorry.

    Nee, Kugellager sind das nicht. Auch keine Wälz- oder Nadellager. Die mechanischen Belastungen sind da doch zu hoch.
    Man verwendet da Gleitlager wie hier z.B., oder auf Seite 656.

    Das Prinzip dabei ist, dass in die Lagerschale ständig Öl gedrückt wird, welches die Welle bei jeder Umdrehung mitschleppt, und so einen millimeterdünnen Schmierkeil bildet. Die Welle schwimmt also auf einem Ölfilm und sollte so keinen Kontakt zur Lagerschale haben.

    Dabei erwärmt sich das Öl natürlich, also muss es auch permanent wieder abgeführt werden. Man drückt also literweise kühles Öl in die Lager und auf der anderen Seite fließt das erwärmte Öl wieder ab. Durch die Wellenrotation im Betrieb entsteht dabei der Schmierfilm, auf dem die Welle schwimmt.

    Bei einer stehenden Turbine, die man erst anstoßen will, funktioniert das so natürlich nicht so toll. Dafür gibt es dann extra Anhebeölpumpen, die das Öl von unten unter die Welle drücken und sie so im Lager anhebt. Auch eine Art Schmierfilm, aber diesmal durch das Drucköl zwischen Lagerschale und Welle erzeugt.

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  7. Ok ;-) Vielen Dank.

    Noch was. Macht es dem Dampf eigentlich nichts aus, wenn er um die Ecke gelenkt wird? Entsteht da kein Staudruck?

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  8. Du meinst jetzt an den ND-Abgängen? Das werden die da schon nicht wie bei einem T-Stück mit einem 90°-Knick gemacht haben. Das hat man sicher schräg abzweigend gelöst. Sieht man nur nicht wegen der dicken Iso-Packung.

    Denn natürlich bedeutet jeder Knick in der Leitung einen Druckverlust. Jede Armatur, jede Meßblende, jeder Kompensator ... einfach alles was von einem geraden Rohr abweicht, bedeutet Druckverlust. Sogar die innere Rohrrauigkeit geht mit einem kleinen Anteil in eine komplette Druckverlustberechnung mit ein.

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  9. "Das Prinzip dabei ist, dass in die Lagerschale ständig Öl gedrückt wird, welches die Welle bei jeder Umdrehung mitschleppt, und so einen millimeterdünnen Schmierkeil bildet."
    Das ist ja wie bei den alten Dampfloks! Da waren aber Wälzlager noch zu unbekannt oder zu aufwendig. Meines Wissens nach hat's nie eine Dampflok mit Wälzlagern gegeben.
    Anhebeölpumpen: Langsam kann ich mir das Anfahren einer Turbine ein wenig vorstellen. "Anhebeölpumpen an?" "Gehäusevorwärmung an?" "Stauklappe geöffnet?" usw usw usw.

    Danke für die schöne Darstellung! Ich finde es übrigens immer toll, wie farbig und verständlich der Jargon sein kann: Temperatursträhnen!

    Herzlich, Thomas

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  10. Hallo Thomas,

    wenn die stehende Welle angehoben ist, übernimmt erst einmal die Rotordrehvorrichtung. Die bringt das Ding mechanisch auf z.B. 50 - 80 Umdrehungen. So trudelt die Kiste erstmal eine Weile.

    Dann, ja, bissl Anwärmdampf drauf (dafür muss aber im Kondensator schon ein künstliches Vakuum geschaffen worden sein, wofür nun wieder die Wellendichtdampfversorgung stehen muss), dabei schön die Gehäuseentwässerungen offen lassen, und wenn die Kiste durchgewärmt ist (also die Temperaturen an bestimmten Messstellen zueinander passen) kann die Turbine angestoßen und hochgetourt werden.

    Beste Grüße, Calimero

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