DE69633140T2 - STEAM TURBINE - Google Patents

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Shigeyoshi Nakamura
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D1/00Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines
    • F01D1/02Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines with stationary working-fluid guiding means and bladed or like rotor, e.g. multi-bladed impulse steam turbines
    • F01D1/04Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines with stationary working-fluid guiding means and bladed or like rotor, e.g. multi-bladed impulse steam turbines traversed by the working-fluid substantially axially

Description

Technisches Gebiettechnical area

Die Erfindung betrifft ein Dampfturbinenkraftwerk mit einer Kombination einer Hochdruckturbine, einer Zwischendruckturbine und einer Niederdruckturbine, wobei ein Wert der Länge einer Schaufel (Zoll) mal der Anzahl von Umdrehungen (UpM) einer Laufschaufel der Endstufe der Niederdruckturbine wenigstens 125.000 beträgt.The The invention relates to a steam turbine power plant with a combination a high-pressure turbine, an intermediate-pressure turbine and a low-pressure turbine, where a value of length of a blade (inch) times the number of revolutions (rpm) of one Blade of the final stage of the low-pressure turbine is at least 125,000.

Stand der TechnikState of technology

Eine Laufschaufel für eine Dampfturbine wird zum gegenwärtigen Zeitpunkt aus einem 12 Cr-Mo-Ni-V-N-Stahl hergestellt. In den letzten Jahren ist der Wunsch entstanden, den thermischen Wirkungsgrad einer Gasturbine zu verbessern, um Energie einzusparen, und es ist gewünscht, dass die Ausstattung der Gasturbine kompakt gemacht wird, um Raum einzusparen.A Blade for a steam turbine is being turned off at the present time 12 Cr-Mo-Ni-V-N steel produced. In recent years, the Request arose, the thermal efficiency of a gas turbine to improve energy, and it is desired that the equipment of the gas turbine is made compact, in order to save space.

Um den thermischen Wirkungsgrad einer Gasturbine zu verbessern und deren Ausstattung kompakt zu gestalten, ist es wirkungsvoll, die Schaufeln einer Dampfturbine länger zu machen, und zu diesem Zweck besteht die Tendenz, dass die Länge einer Schaufel der Endstufe einer Niederdruck-Dampfturbine jedes Jahr erhöht wird. Bei dieser Tendenz werden die Betriebsbedingungen für Schaufeln einer Dampfturbine hart, was dazu führt, dass unter diesen Betriebsbedingungen die Festigkeit des 12 Cr-Mo-Ni-V-N-Stahls nicht mehr ausreicht, und deshalb wird die Entwicklung eines neuen Materials erwartet, das eine größere Festigkeit hat. Als Festigkeit des Materials für Schaufeln einer Dampfturbine ist eine Zugfestigkeit erforderlich, die ein mechanisches Grundmerkmal darstellt.Around to improve the thermal efficiency of a gas turbine and To make their equipment compact, it is effective, the Shovels of a steam turbine longer to make, and for this purpose there is a tendency that the length of a Shovel of the final stage of a low-pressure steam turbine is increased every year. With this tendency, the operating conditions for blades become a steam turbine hard, which means that under these operating conditions the strength of the 12 Cr-Mo-Ni-V-N steel is no longer sufficient, and therefore the development of a new material is expected the greater strength Has. As strength of the material for blades of a steam turbine a tensile strength is required, which is a basic mechanical feature represents.

Das Material für Schaufeln einer Dampfturbine muss auch eine große Zähigkeit haben, zusätzlich zu einer großen Festigkeit, um Sicherheit vor Bruch zu gewährleisten.The Material for Shoveling a steam turbine must also have a great deal of toughness, in addition to one huge Strength to ensure safety from breakage.

Als Strukturmaterial mit einer Zugfestigkeit, die höher als die von herkommlichem 12 Cr-Mo-Ni-V-N-Stahl (martensitbasiertem Stahl) ist, sind allgemein eine Ni-basierte Legierung und eine Co-basierte Legierung bekannt; ein solches Material ist jedoch als Schaufelmaterial nicht wünschenswert, da seine Betriebsfähigkeit bei Hitze, seine Bearbeitbarkeit und seine periodische Dämpfungs-Kennlinie schlecht sind.When Structural material with a tensile strength higher than that of conventional 12 Cr-Mo-Ni-V-N steel (martensite-based steel) is general a Ni-based alloy and a Co-based alloy known; however, such a material is not desirable as a blade material, because its operability in heat, its workability and its periodic damping characteristic are bad.

Ein Scheibenmaterial für eine Gasturbine ist beispielsweise aus den japanischen Patentveröffentlichungen Sho 63-171856 und Hei 4-120246 bekannt.One Disc material for For example, a gas turbine is disclosed in Japanese Patent Publications Sho 63-171856 and Hei 4-120246 known.

Bei der herkömmlichen Dampfturbine wurde die maximale Dampftemperatur auf 566°C gesetzt, und der maximale Dampfdruck wurde auf 246 atg gesetzt.at the conventional one Steam turbine, the maximum steam temperature was set to 566 ° C, and the maximum vapor pressure was set to 246 atg.

Im Hinblick auf die Erschöpfung fossiler Brennstoffe wie Mineralöl oder Kohle, auf Energieeinsparung und Verhinderung von Umweltverschmutzung ist es jedoch wünschenswert, die Effizienz eines Wärmekraftwerks zu erhöhen; und um die Effizienz der Energieerzeugung zu erhöhen, ist es am wirkungsvollsten, die Dampftemperatur einer Dampfturbine zu erhöhen.in the In terms of exhaustion fossil fuels such as mineral oil or coal, to save energy and prevent pollution However, it is desirable the efficiency of a thermal power plant to increase; and to increase the efficiency of energy production, it is most effective to increase the steam temperature of a steam turbine.

Die CA-2 142 924 A offenbart eine Laufschaufel der Endstufe einer Niederdruck-Dampfturbine, die aus einer Ti-basierten Legierung hergestellt ist. Die für die Laufschaufeln der Endstufe verwendete Ti-basierte Legierung hat recht schlechte Bearbeitungseigenschaften, insbesondere wenn das Material geschnitten wird. Daher ist es schwierig, das Material zu einer gewünschten Schaufelform zu formen. Außerdem ist das Ti-basierte Legierungsmaterial recht teuer, so dass die Verwendung der Tibasierten Legierung für die Laufschaufeln der Endstufe nicht praktisch ist.The CA-2 142 924 A discloses a blade of the final stage of a low-pressure steam turbine, the is made of a Ti-based alloy. The one for the blades The Ti-based alloy used in the final stage is quite poor Machining properties, especially when cutting the material becomes. Therefore, it is difficult to turn the material into a desired one Shape the blade shape. Furthermore the Ti-based alloy material is quite expensive, so that the Use of tibasized alloy for the blades of the final stage not practical.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist, ein Dampfturbinenkraftwerk mit einer Kombination einer Hochdruckturbine, einer Zwischendruckturbine und einer Niederdruckturbine zur Verfügung zu stellen, wobei die Niederdruckturbine eine Schaufel der Endstufe aufweist, die hervorragende Bearbeitungseigenschaften und sowohl eine große Festigkeit als auch eine große Zähigkeit hat.The The object underlying the invention is a steam turbine power plant with a combination of a high pressure turbine, an intermediate pressure turbine and a low pressure turbine to provide, wherein the Low-pressure turbine has a blade of the final stage, the outstanding Machining properties and both a high strength and a size toughness Has.

Diese Aufgabe wird durch ein Dampfturbinenkraftwerk gelöst, das die Merkmale von Anspruch 1 aufweist. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den Ansprüchen 2 bis 10 beansprucht. Ein Verfahren, durch das die Schaufel der Endstufe der Niederdruck-Dampfturbine hergestellt werden kann, ist Gegenstand von Anspruch 11.These Task is solved by a steam turbine power plant, the having the features of claim 1. Preferred embodiments are in the claims 2 to 10 claims. A method by which the blade of the Final stage of the low-pressure steam turbine can be produced The subject matter of claim 11.

Die Laufschaufel der Endstufe der erfindungsgemäßen Niederdruckturbine ist aus nicht rostendem Stahl hergestellt, so dass ihre Bearbeitungseigenschaften hervorragend sind und die Kosten im Vergleich zu den Kosten der Ti-basierten Legierung im Wesentlichen niedrig sind.The Blade of the final stage of the low-pressure turbine according to the invention is made of stainless steel, so that their machining properties are excellent and the cost compared to the cost of Ti-based alloy are substantially low.

Eine Laufschaufel der Endstufe einer Niederdruck-Dampfturbine ist eines der entscheidenden Teile für die Bestimmung der Leistung einer Turbine. Um eine längere Schaufel der Laufschaufel der Endstufe der Niederdruck-Dampfturbine zu verwirklichen, war es notwendig, Materialien zu entwickeln, die sowohl eine große Festigkeit als auch eine große Zähigkeit haben. Der martensitische nicht rostende Stahl, der für die Laufschaufel der Endstufe der erfindungsgemäßen Niederdruck-Dampfturbine verwendet wird, erfüllt diese beiden Anforderungen und erlaubt die Verwendung der Laufschaufel der Endstufe mit einem Wert von wenigstens 125.000 einer Schaufellänge (Zoll) mal der Anzahl der Umdrehungen (UpM) einer Turbine.A Blade of the final stage of a low-pressure steam turbine is one the crucial parts for the Determining the power of a turbine. To get a longer blade of the blade the final stage of the low-pressure steam turbine was to realize it is necessary to develop materials that are both of great strength as well as a big one toughness to have. The martensitic stainless steel used for the blade the final stage of the low-pressure steam turbine according to the invention is used, fulfilled these two requirements and allows the use of the blade the final stage with a value of at least 125,000 of a blade length (inches) times the number of revolutions (rpm) of a turbine.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird bei der Dampfturbine (Zahl der Umdrehungen: 3.600 UpM) die Länge des Schaufelabschnitts der Endstufe der Niederdruckturbine auf 914 mm (36 Zoll) oder mehr, bevorzugt 965 mm (38 Zoll) oder mehr gesetzt; und bei der Dampfturbine (Zahl der Umdrehungen: 3.000 UpM) wird die Länge des Schaufelabschnitts der Endstufe der Niederdruckturbine auf 1.092 mm (43 Zoll) oder mehr gesetzt, bevorzugt 1.168 mm (46 Zoll) oder mehr. Weiterhin wird [die Länge eines Schaufelabschnitts (Zoll)] mal der Anzahl der Umdrehungen (UpM)] auf 125.000 oder mehr gesetzt, bevorzugt 138.000 oder mehr.According to the present Invention is at the steam turbine (number of revolutions: 3,600 Rpm) the length of the vane section of the low pressure turbine's final stage at 914 mm (36 inches) or more, preferably 965 mm (38 inches) or more; and at the steam turbine (number of revolutions: 3,000 rpm) the length of the vane section of the low-pressure turbine's final stage to 1,092 mm (43 inches) or more, preferably 1.168 mm (46 inches) or more. Furthermore, [the length of a blade section (inch)] times the number of revolutions (Rpm)] is set to 125,000 or more, preferably 138,000 or more.

Bei dem erfindungsgemäßen 12 Cr-basierten hitzeresistenten Stahl, insbesondere bei Verwendung in Dampf mit einer Temperatur von 625°C oder mehr, zeigt das Material bevorzugt über 105 h eine Zeitstandfestigkeit von 10 kgf/mm2 oder mehr und eine Schlagabsorptionsenergie (bei Raumtemperatur) von 1 kgf-m oder mehr.In the inventive 12 Cr-based heat-resistant steel, especially when used in steam at a temperature of 625 ° C or more, the material exhibits preferably more than 10 5 h creep rupture strength of 10 kgf / mm 2 or more and an impact absorption energy (at room temperature) of 1 kgf-m or more.

(1) Es wird der Grund für die Begrenzung des Gehalts jeder Komponente des 12% Cr-basierten Stahls, der für die Schaufel der Endstufe der erfindungsgemäßen Niederdruckturbine verwendet wird, erläutert.(1) It will be the reason for the limit of the content of each component of 12% Cr-based Steel, for used the blade of the final stage of the low-pressure turbine according to the invention is explained.

C ist erforderlich, um in einer Menge von wenigstens 0,08 Gewichts-% zugeführt zu werden, um die Zugfestigkeit sicherzustellen. Wenn C in zu großer Menge zugefügt wird, wird die Zähigkeit verringert. Der Gehalt an C beträgt bevorzugt 0,10 bis 0,18 Gewichts-%, noch bevorzugter 0,12 bis 0,16 Gewichts-%.C is required to be in an amount of at least 0.08% by weight supplied to ensure the tensile strength. If C in too much quantity added becomes, becomes toughness reduced. The content of C is preferably 0.10 to 0.18% by weight, more preferably 0.12 to 0.16 % By weight.

Si und Mn werden beim Schmelzen des Stahls als Desoxidationsmittel und als Desoxidations- bzw. Entschwefelungsmittel zugefügt. Diese Wirkung kann durch Zufügen des Elements in geringer Menge erzielt werden. Si ist ein δ-Ferrit erzeugendes Element, und deshalb kann die Hinzufügung von Si in großer Menge unerwünschtes δ-Ferrit erzeugen, das eine Verringerung der Ermüdungsresistenz und der Zähigkeit bewirkt. Der Gehalt an Si muss 0,25 Gewichts-% oder weniger betragen. In dem Fall, wenn ein Kohlenstoff/Vakuum-Gesoxidationsverfahren oder ein Elektroschlacken-Schmelzverfahren angewandt wird, braucht kein Si zugefügt zu werden, und Si sollte auch nicht zugefügt werden. Insbesondere kann der Gehalt an Si in einem Bereich von 0,10 Gewichts-% oder weniger liegen, bevorzugt in einem Bereich von 0,05 Gewichts-% oder weniger.Si and Mn are used as a deoxidizer in melting the steel and added as a deoxidizer or desulfurizer. These Effect can be done by adding of the element can be achieved in a small amount. Si is a δ-ferrite producing Element, and therefore, the addition of Si in a large amount can produce undesirable δ-ferrite, a reduction in fatigue resistance and toughness causes. The content of Si must be 0.25% by weight or less. In the case when using a carbon / vacuum oxidation process or an electroslag smelting process is applied, no Si need be added, and Si should not added become. In particular, the content of Si may be in a range of 0.10 weight% or less, preferably in one range of 0.05% by weight or less.

Die Zufügung von Mn in großer Menge reduziert die Zähigkeit. Der Gehalt an Mn muss 0,9 Gewichts-% oder weniger betragen. Insbesondere kann zur Verbesserung der Zähigkeit der Gehalt an Mn, das als Desoxidationsmittel wirkt, in einem Bereich von 0,4 Gewichts-% oder weniger liegen, bevorzugt 0,2 Gewichts-% oder weniger.The infliction from Mn in big Quantity reduces the toughness. The content of Mn must be 0.9% by weight or less. Especially can improve toughness the content of Mn, which acts as a deoxidizer, in a range of 0.4% by weight or less, preferably 0.2% by weight or fewer.

Cr bewirkt eine Erhöhung des Korrosionswiderstands und der Zugfestigkeit der Legierung; jedoch kann die Hinzufügung von Cr in einer Menge von 13 Gewichts-% oder mehr eine δ-Ferrit-Struktur verursachen. Die Hinzufügung von Cr in einer Menge von weniger als 8 Gewichts-% reicht nicht aus, damit Cr eine Erhöhung des Korrosionswiderstands und der Zugfestigkeit bewirkt. Der Gehalt an Cr kann in einem Bereich von 8 bis 13 Gewichts-% liegen. Um die Festigkeit zu erhöhen, liegt der Gehalt an Cr bevorzugt in einem Bereich von 10,5 bis 12,5 Gewichts-%, noch bevorzugter 11 bis 12 Gewichts-%.Cr causes an increase the corrosion resistance and the tensile strength of the alloy; however, can the addition of Cr in an amount of 13% by weight or more, a δ-ferrite structure cause. The addition of Cr in an amount of less than 8% by weight is not enough out, so that Cr an increase of Corrosion resistance and tensile strength causes. The salary Cr may be in a range of 8 to 13% by weight. To the Increase strength, the content of Cr is preferably in a range of 10.5 to 12.5 % By weight, more preferably 11 to 12% by weight.

Mo bewirkt eine Erhöhung der Zugfestigkeit der Legierung durch seine Funktion der Förderung von Feststofflösung und -ausfällung. Diese Wirkung ist jedoch nicht sehr stark, und die Hinzufügung von Mo in einer Menge von 3 Gewichts-% oder mehr kann zu δ-Ferrit führen. Der Gehalt an Mo ist auf einen Bereich von 1,5 bis 3,0 Gewichts-% beschränkt. Insbesondere liegt der Gehalt an Mo bevorzugt in einem Bereich von 1,8 bis 2,7 Gewichts-%, noch bevorzugter 2,0 bis 2,5 Gewichts-%. Es ist hervorzuheben, dass W und Co die gleiche Wirkung haben wie Mo.Not a word causes an increase the tensile strength of the alloy by its function of promotion of solid solution and precipitation. However, this effect is not very strong, and the addition of Mo in an amount of 3% by weight or more may lead to δ-ferrite. Of the Mo content is limited to a range of 1.5 to 3.0% by weight. Especially For example, the content of Mo is preferably in a range of 1.8 to 2.7 % By weight, more preferably 2.0 to 2.5% by weight. It should be emphasized that W and Co have the same effect as Mo.

V und Nb bewirken eine Erhöhung der Zugfestigkeit und verbessern die Zähigkeit durch ihre Funktion der Ausfällung von Carbiden. Wenn der Gehalt an V 0,05 Gewichts-% oder weniger beträgt und der Gehalt an Nb 0,02 Gewichts-% oder weniger beträgt, ist die oben genannte Wirkung nicht ausreichend. Die Hinzufügung von V in einer Menge von 0,35 Gewichts-% oder mehr und Nb in einer Menge von 0,2 Gewichts-% oder mehr kann zu δ-Ferrit führen. Insbesondere kann der Gehalt an V in einem Bereich von 0,15 bis 0,30 Gewichts-%, bevorzugt 0, 25 bis 0,30 Gewichts-% liegen; und der Gehalt an Nb kann in einem Bereich von 0,04 bis 0,15 Gewichts-% liegen, bevorzugt 0,06 bis 0,12 Gewichts-%. Es ist hervorzuheben, dass Ta an Stelle von oder in Kombination mit Nb zugefügt werden kann.V and Nb cause an increase the tensile strength and improve the toughness by their function of precipitation of carbides. When the content of V is 0.05% by weight or less is and the content of Nb is 0.02% by weight or less the above effect is insufficient. The addition of V in an amount of 0.35% by weight or more and Nb in an amount of 0.2% by weight or more may lead to δ-ferrite. In particular, the Content of V in a range of 0.15 to 0.30% by weight, preferably 0.25 to 0.30% by weight; and the content of Nb can be in one Range from 0.04 to 0.15% by weight, preferably 0.06 to 0.12% by weight. It should be emphasized that Ta is in place of or added in combination with Nb can be.

Ni bewirkt eine Erhöhung der Zähigkeit bei niedrigen Temperaturen und verhindert das Auftreten von δ-Ferrit. Wenn der Gehalt an Ni 2 Gewichts-% oder weniger beträgt, kann diese Wirkung nicht in ausreichendem Maß erzielt werden. Wenn er mehr als 3 Gewichts-% beträgt, wirkt die Zufügung sättigend. Insbesondere liegt der Ge halt an Ni bevorzugt in einem Bereich von 2,3 bis 2,9 Gewichts-%, noch bevorzugter 2,4 bis 2,8 Gewichts-%.Ni causes an increase toughness at low temperatures and prevents the appearance of δ-ferrite. When the content of Ni is 2% by weight or less, may this effect can not be achieved sufficiently. If he is more is 3% by weight, the infliction works filling. In particular, the content of Ni is preferably in one range from 2.3 to 2.9% by weight, more preferably 2.4 to 2.8% by weight.

N bewirkt eine Verbesserung der Zugfestigkeit und verhindert das Auftreten von δ-Ferrit. Wenn der Gehalt an N weniger als 0,02 Gewichts-% beträgt, kann die Wirkung nicht in ausreichendem Maß erzielt werden. Wenn er mehr als 0,1 Gewichts-% beträgt, wird die Zähigkeit reduziert. Insbesondere liegt der Gehalt an N bevorzugt in einem Bereich von 0,04 bis 0,08 Gewichts-%, noch bevorzugter 0,06 bis 0,08 Gewichts-%. N causes an improvement in the tensile strength and prevents the occurrence of δ-ferrite. If the Content of N is less than 0.02% by weight, the effect can not achieved to a sufficient degree become. If it is more than 0.1% by weight, the toughness becomes reduced. In particular, the content of N is preferably in one Range of 0.04 to 0.08% by weight, more preferably 0.06 to 0.08% by weight.

Die Reduzierung des Gehalts an Si, P und S bewirkt eine Erhöhung der Zähigkeit bei niedrigen Temperaturen, während die Zugfestigkeit gewährleistet wird. Der Gehalt an Si, P und S wird wünschenswerterweise so weit wie möglich reduziert. Um die Zähigkeit bei niedrigen Temperaturen zu verbessern, kann der Gehalt an Si in einem Bereich von 0,1 Gewichts-% oder weniger liegen; der Gehalt an P kann in einem Bereich von 0,015 Gewichts-% oder weniger liegen; und der Gehalt an S kann in einem Bereich von 0,015 Gewichts-% oder weniger liegen. Insbesondere liegt der Gehalt an Si bevorzugt in einem Bereich von 0,05 Gewichts-% oder weniger; der Gehalt an P liegt bevorzugt in einem Bereich von 0,010 Gewichts-% oder weniger; und der Gehalt an S liegt bevorzugt in einem Bereich von 0,010 Gewichts-% oder weniger. Die Reduzierung des Gehalts an Sb, Sn und As bewirkt ebenfalls eine Erhöhung der Zähigkeit bei niedrigen Temperaturen, und deshalb ist es wünschenswert, den Gehalt an Sb, Sn und As so weit wie möglich zu reduzieren. In Anbetracht des bestehenden technischen Niveaus der Stahlherstellung kann der Gehalt an Sb jedoch in einem Bereich von 0,0015 Gewichts-% oder weniger liegen; der Gehalt an Sn kann in einem Bereich von 0,01 Gewichts-% oder weniger liegen; und der Gehalt an As kann in einem Bereich von 0,02 Gewichts-% oder weniger liegen. Insbesondere liegt der Gehalt an Sb bevorzugt in einem Bereich von 0,001 Gewichts-% oder weniger; der Gehalt an Sn liegt bevorzugt in einem Bereich von 0,005 Gewichts-% oder weniger; und der Gehalt an As liegt bevorzugt in einem Bereich von 0,01 Gewichts-% oder weniger.The Reducing the content of Si, P and S causes an increase in the toughness at low temperatures while ensures the tensile strength becomes. The content of Si, P and S is desirably so far as possible reduced. Toughness At low temperatures, the content of Si are in a range of 0.1% by weight or less; the salary P may be in a range of 0.015% by weight or less; and the content of S may be in a range of 0.015% by weight or less lie. In particular, the content of Si is preferably in a range from 0.05% by weight or less; the content of P is preferred in a range of 0.010% by weight or less; and the salary S is preferably in a range of 0.010% by weight or less. The reduction in the content of Sb, Sn and As also causes a increase toughness at low temperatures, and therefore it is desirable to increase the content Sb, Sn and As as far as possible to reduce. Considering the existing technical level However, in steelmaking, the content of Sb can be in one range of 0.0015% by weight or less; the content of Sn can in a range of 0.01% by weight or less; and the Content of As can be in a range of 0.02% by weight or less lie. In particular, the content of Sb is preferably in a range of 0.001% by weight or less; the content of Sn is preferred in a range of 0.005% by weight or less; and the salary an As is preferably in a range of 0.01% by weight or fewer.

Erfindungsgemäß liegt das Verhältnis (Mn/Ni) bevorzugt in einem Bereich von 0,11 oder weniger.According to the invention The relationship (Mn / Ni) preferably in a range of 0.11 or less.

Die Wärmebehandlung der erfindungsgemäßen Materials wird bevorzugt durch gleichmäßiges Erhitzen des Materials auf eine Temperatur, die eine perfekte Austenitumwandlung erlaubt, d.h. in einem Bereich von 1.000 bis 1.100 °C, gefolgt von rascher Abkühlung (bevorzugt Ölkühlung) des Materials, Erhitzen auf eine Temperatur und Beibehalten einer Temperatur von 550 bis 570°C, gefolgt von einer Abkühlung des Materials (primäres Anlassen), und Erhitzen auf eine Temperatur und Beibehalten einer Temperatur von 560 bis 680°C, gefolgt von einer Abkühlung des Materials (sekundäres Anlassen) durchgeführt, um dadurch eine Martensit-Struktür mit vollem Härtegrad zu erhalten.The heat treatment the material of the invention is preferred by uniform heating of the material to a temperature that is a perfect Austenitumwandlung allowed, i. in a range of 1,000 to 1,100 ° C, followed of rapid cooling (preferably oil cooling) of the Materials, heating to a temperature and maintaining a temperature from 550 to 570 ° C, followed by a cool of the material (primary Tempering), and heating to a temperature and maintaining a Temperature of 560 to 680 ° C, followed from a cooling down of material (secondary Tempering), thereby a martensite structure with full hardness to obtain.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description the drawings

1 ist ein Diagramm, das ein Verhältnis zwischen einer Zugfestigkeit und einer (Ni-Mo-)-Menge (Gewichts-%) zeigt; 1 Fig. 15 is a graph showing a relationship between a tensile strength and a (Ni-Mo) amount (weight%);

2 ist ein Diagramm, das ein Verhältnis zwischen einer Kerbschlagfestigkeit und einer (Ni-Mo-)-Menge (Gewichts-%) zeigt; 2 Fig. 15 is a graph showing a relationship between a notch impact strength and a (Ni-Mo) amount (% by weight);

3 ist ein Diagramm, das ein Verhältnis zwischen einer Zugfestigkeit und einer Abschrecktemperatur zeigt; 3 Fig. 15 is a graph showing a relationship between a tensile strength and a quenching temperature;

4 ist ein Diagramm, das ein Verhältnis zwischen einer Zugfestigkeit und einer Anlasstemperatur zeigt; 4 Fig. 15 is a graph showing a relationship between a tensile strength and a tempering temperature;

5 ist ein Diagramm, das ein Verhältnis zwischen einer Kerbschlagfestigkeit und einer Abschrecktemperatur zeigt; 5 Fig. 15 is a graph showing a relationship between a notch impact strength and a quenching temperature;

6 ist ein Diagramm, das ein Verhältnis zwischen einer Kerbschlagfestigkeit und einer Anlasstemperatur zeigt; 6 Fig. 12 is a graph showing a relationship between a notch impact strength and a tempering temperature;

7 ist ein Diagramm, das ein Verhältnis zwischen einer Kerbschlagfestigkeit und einer Zugfestigkeit zeigt; 7 Fig. 12 is a graph showing a relationship between a notch impact strength and a tensile strength;

8 ist eine Schnittansicht eines Aufbaus einer erfindungsgemäßen Niederdruck-Dampfturbine; 8th is a sectional view of a structure of a low-pressure steam turbine according to the invention;

9 ist eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Turbinenlaufschaufel; 9 is a perspective view of a turbine blade according to the invention;

10 ist eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Niederdruck-Dampfturbine; 10 is a sectional view of a low-pressure steam turbine according to the invention;

11 ist eine Schnittansicht einer Rotorwelle für die erfindungsgemäße Niederdruck-Dampfturbine; und 11 is a sectional view of a rotor shaft for the low-pressure steam turbine according to the invention; and

12 ist eine perspektivische Ansicht eines Leitendabschnitts einer erfindungsgemäßen Turbinenlaufschaufel. 12 is a perspective view of a Leitendabschnitts a turbine blade according to the invention.

Beste Art der Ausführung der Erfindung (Ausführungsform 1)Best way of performing the Invention (embodiment 1)

Tabelle 1 zeigt chemische Zusammensetzungen (Gewichts-%) von 12% Cr-basierten Stählen, die als Material für Langschaufeln für gampfturbinen verwendet werden. Jede Probe von 150 kg wurde durch ein Vakuumbogen-Schmelzverfahren geschmolzen, auf eine Temperatur von weniger als 1.150°C erhitzt und geschmiedet, um ein Experimentmaterial herzustellen. Probe Nr. 1 wurde bei 1.000°C eine Stunde lang erhitzt und durch Ölabschreckung auf Raumtemperatur abgekühlt und anschließend auf 570°C erhitzt, wobei diese Temperatur zwei Stunden aufrechterhalten wurde, und luftgekühlt. Probe Nr. 2 wurde eine Stunde lang bei 1.050°C erhitzt und durch Ölabschreckung auf Raumtemperatur abgekühlt, und anschließend auf 570°C erhitzt, wobei diese Temperatur zwei Stunden aufrechterhalten wurde, und luftgekühlt. Jede der Proben Nr. 3 bis 6 wurde eine Stunde lang bei 1.050°C erhitzt und durch Ölabschreckung auf Raumtemperatur abgekühlt, und anschließend auf 560°C erhitzt, wobei diese Temperatur zwei Stunden aufrechterhalten wurde, und luftgekühlt (primäres Anlassen), und weiter auf 580°C erhitzt, wobei diese Temperatur zwei Stunden aufrechterhalten wurde, und ofengekühlt (sekundäres Anlassen).table Figure 1 shows chemical compositions (% by weight) of 12% Cr based steels, as a material for Long shovels for used in steam turbines. Each sample of 150 kg was through melted a vacuum arc melt, to a temperature of less than 1,150 ° C heated and forged to produce an experimental material. Sample No. 1 was at 1,000 ° C heated for one hour and by oil quenching to room temperature chilled and subsequently at 570 ° C heated, this temperature being maintained for two hours, and air-cooled. Sample No. 2 was heated for one hour at 1050 ° C and by oil quenching cooled to room temperature, and subsequently at 570 ° C heated, this temperature being maintained for two hours, and air-cooled. Each of Sample Nos. 3 to 6 was heated at 1,050 ° C for one hour and by oil quenching cooled to room temperature, and subsequently at 560 ° C heated, this temperature being maintained for two hours, and air-cooled (primary tempering), and continue to 580 ° C heated, this temperature being maintained for two hours, and oven-cooled (secondary Tempering).

In Tabelle 1 sind Proben Nr. 3 und 4 erfindungsgemäße Materialien, Proben Nr. 5 und 6 sind Vergleichsmaterialien; und Proben Nr. 1 und 2 sind existierende Materialien für Langschaufeln.In Table 1 are samples Nos. 3 and 4 of the present invention, samples Nos. 5 and 6 are comparative materials; and Samples Nos. 1 and 2 existing materials for Long blades.

Tabelle 2 zeigt mechanische Eigenschaften dieser Proben bei Raumtemperatur. Die in Tabelle 2 dargestellten Ergebnisse zeigen, dass jedes der erfindungsgemäßen Materialien (Proben Nr. 3 bis 5) eine ausreichende Zugfestigkeit (120 kgf/mm2 oder mehr, oder 128,5 kgf/mm2 oder mehr) und eine ausreichende Zähigkeit bei niedrigen Temperaturen hat (Charpy-V-Kerbschlagfestigkeit (bei 20°C): 2,5 kgf-m/cm2 oder mehr), was für ein Material für eine Langschaufel für eine Dampfturbine erforderlich ist.Table 2 shows mechanical properties of these samples at room temperature. The results shown in Table 2 show that each of the inventive materials (Sample Nos. 3 to 5) has sufficient tensile strength (120 kgf / mm 2 or more, or 128.5 kgf / mm 2 or more) and sufficient toughness at low Temperatures has (Charpy-V notch impact strength (at 20 ° C): 2.5 kgf-m / cm 2 or more), which is required for a long-blade material for a steam turbine.

Im Gegensatz dazu zeigt jede der Proben Nr. 1 und 6 als Vergleichsmaterialien eine Zugfestigkeit und eine Schlagfestigkeit, die niedriger sind als für eine Langschaufel für eine Dampfturbine erforderlich. Probe Nr. 2 als Vergleichsmaterial hat eine geringe Zugfestigkeit und Zähigkeit. Probe Nr. 5 zeigt eine Schlagfestigkeit von 3,8 kgf- m/cm2, was etwas niedriger ist als ein Wert von 4 kgf-m/cm2 oder mehr, der für eine Langschaufel von 43 Zoll oder mehr erforderlich ist.In contrast, each of the samples Nos. 1 and 6 as comparative materials exhibits a tensile strength and impact resistance lower than required for a long blade for a steam turbine. Sample No. 2 as a comparative material has a low tensile strength and toughness. Sample No. 5 shows an impact strength of 3.8 kgf-m / cm 2 , which is slightly lower than a value of 4 kgf-m / cm 2 or more, which is required for a long-blade of 43 inches or more.

Figure 00100001
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Tabelle 2

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Table 2
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1 ist ein Diagramm, das ein Verhältnis zwischen einer (Ni-Mo)-Menge und einer Zugfestigkeit zeigt. Bei dieser Ausführungsform werden sowohl die Festigkeit als auch die Zähigkeit bei niedrigen Temperaturen verbessert, indem der Gehalt an Ni und Mo so eingestellt wird, dass beide im Wesentlichen gleich sind. Wenn der Unterschied zwischen dem Gehalt an Ni und Mo größer wird, wird die Festigkeit geringer. Wie in 1 gezeigt, sinkt die Festigkeit rapide, wenn der Ni-Gehalt um 0,6% oder mehr kleiner ist als der Mo-Gehalt. Wenn dagegen der Ni-Gehalt um 1,0% oder mehr größer ist als der Mo-Gehalt, sinkt die Festigkeit ebenfalls rapide. Das führt dazu, dass die (Ni-Mo)-Menge, die für eine Erhöhung der Festigkeit geeignet ist, im Bereich von –0,6% bis 1,0% liegt. 1 Fig. 15 is a graph showing a relationship between a (Ni-Mo) amount and a tensile strength. In this embodiment, both the strength and the toughness at low temperatures are improved by adjusting the content of Ni and Mo so that both are substantially equal. As the difference between the content of Ni and Mo becomes larger, the strength becomes lower. As in 1 As shown, the strength decreases rapidly when the Ni content is smaller than the Mo content by 0.6% or more. On the other hand, if the Ni content is larger than the Mo content by 1.0% or more, the strength also decreases rapidly. As a result, the (Ni-Mo) amount capable of increasing the strength is in the range of -0.6% to 1.0%.

2 ist ein Diagramm, das ein Verhältnis zwischen einer (Ni-Mo)-Menge und einer Schlagfestigkeit zeigt. Wie in der Figur gezeigt, ist die Schlagfestigkeit niedrig in der Nähe von –0,5% der (Ni-Mo)-Menge, und ist hoch in Bereichen von weniger als –0,5% und mehr als 0,5% der (Ni-Mo)-Menge. 2 Fig. 15 is a graph showing a relationship between a (Ni-Mo) amount and a impact resistance. As shown in the figure, the impact resistance is low in the vicinity of -0.5% of the (Ni-Mo) amount, and is high in the ranges of less than -0.5% and more than 0.5% of the ( Ni-Mo) amount.

4 bis 6 sind Diagramme, die Auswirkungen von Wärmebehandlungsbedingungen (Abschreckungstemperatur und Sekundäranlasstemperatur) auf die Zugfestigkeit und die Schlagfestigkeit für Probe Nr. 3 zeigen. Die Abschreckungstemperatur liegt in einem Bereich von 975 bis 1.125°C, und die Primäranlasstemperatur liegt in einem Bereich von 550 bis 560°C, und die Sekundäranlasstemperatur liegt in einem Bereich von 560°C bis 590°C. Die in den Figuren dargestellten Ergebnisse bestätigen, dass Probe Nr. 3, die unter den oben genannten Wärmebehandlungsbedingungen wärmebehandelt wurde, Kennlinien hat, die für ein Material für Langschaufeln erforderlich sind (Zugfestigkeit ≥ 128,5 kgf/mm2, Charpy-V-Kerbschlagfestigkeit (bei 20°C) ≥ 4 kgf-m/cm2). Außerdem liegt die Sekundäranlasstemperatur in 3 und 5 bei 575°C, und die Abschreckungstemperatur in jeder der 4 und 6 beträgt 1.050°C. 4 to 6 are graphs showing effects of heat treatment conditions (quenching temperature and secondary inlet temperature) on tensile strength and impact resistance for Sample No. 3. The quenching temperature is in a range of 975-1,125 ° C, and the primary rim temperature is in the range of 550-560 ° C, and the secondary rim temperature is in the range of 560 ° C-590 ° C. The results shown in the figures confirm that Sample No. 3 heat-treated under the above-mentioned heat treatment conditions has characteristics required for a long-blade material (tensile strength ≥ 128.5 kgf / mm 2 , Charpy-V impact value (at 20 ° C) ≥ 4 kgf-m / cm 2 ). In addition, the secondary inlet temperature is in 3 and 5 at 575 ° C, and the quenching temperature in each of the 4 and 6 is 1,050 ° C.

7 ist ein Diagramm, das ein Verhältnis zwischen einer Zugfestigkeit und einer Schlagfestigkeit zeigt. Der 12% Cr-basierte Stahl bei dieser Ausführungsform hat, wie oben beschrieben, bevorzugt eine Zugfestigkeit von 120 kgf/mm2 oder mehr und eine Schlagfestigkeit von 4 kgf-m/cm2 oder mehr und hat noch bevorzugter eine Schlagfestigkeit (y), die nicht niedriger ist als ein Wert, der durch eine Gleichung von [–0,45 × (Zugfestigkeit) + 61,5] erhalten wird. 7 Fig. 15 is a graph showing a relationship between tensile strength and impact resistance. The 12% Cr-based steel in this embodiment, as described above, preferably has a tensile strength of 120 kgf / mm 2 or more and an impact resistance of 4 kgf-m / cm 2 or more, and more preferably has an impact resistance (y). which is not lower than a value obtained by an equation of [-0.45 × (tensile strength) + 61.5].

Der erfindungsgemäße 12% Cr-basierte Stahl hat vorzugsweise eine solche Zusammensetzung, dass die (C+Nb)-Menge in einem Bereich von 0,18 bis 0,35% liegt, das Verhältnis (Nb/C) in einem Bereich von 0,45 bis 1,00 liegt und das Verhältnis (Nb/N) in einem Bereich von 0,8 bis 3,0 liegt.Of the 12% Cr-based according to the invention Steel preferably has such a composition that the (C + Nb) amount in a range of 0.18 to 0.35%, the ratio (Nb / C) in a range of 0.45 to 1.00 and the ratio (Nb / N) in a range of 0.8 to 3.0.

Ausführungsform 2Embodiment 2

Ein plötzlicher Anstieg der Kraftstoffkosten nach der Ölkrise als Wendepunkt machte es erforderlich, dass ein Boiler mit direkter Verbrennung von Kohlenstaub mit einer Dampftemperatur von 600 bis 649°C und eine Dampfturbine zum Zweck der Verbesserung des thermischen Wirkungsgrads verwendet wurde, indem die Anforderungen an den Dampf verschärft wurden. Ein Beispiel für einen Boiler, der unter diesen verschärften Anforderungen an den Dampf verwendet wird, ist in Tabelle 3 gezeigt.A sudden increase in fuel costs following the oil crisis, as a turning point, required that a direct coal burning boiler with a steam temperature of 600 to 649 ° C and a steam turbine be used for the purpose of improving the thermal efficiency by the Requirements for the steam were tightened. An example of a boiler used under these more stringent steam requirements is shown in Table 3.

Tabelle 3

Figure 00130001
Table 3
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Mit dem Anstieg der Leistung des Kraftwerks steigt die Größe eines Kohlenstaub-Verbrennungsofens. Für eine Kraftwerksleistung der Klasse von 1.050 MW hat z.B. der Ofen eine Breite von 31 m und eine Tiefe von 16 m; und für eine Kraftwerksleistung der Klasse von 1.400 MW hat der Ofen eine Breite von 34 m und eine Tiefe von 18 m.With the increase in power plant output increases the size of one Pulverized coal combustion furnace. For a power plant output the class of 1,050 MW has e.g. the oven has a width of 31 m and a depth of 16 m; and for The stove has a power output of 1,400 MW Width of 34 m and a depth of 18 m.

Tabelle 4 zeigt eine Haupt-Spezifizierung einer Dampfturbine, bei der die Dampftemperatur auf 625°C gesetzt wird und die Kraftwerksleistung auf 1.050 MW gesetzt wird. Die Dampfturbine ist bei dieser Ausführungsform eine Zweiwellen-/Vierfachströmungs-Abdampfturbine. Bei dieser Dampfturbine beträgt die Länge einer Endstufenschaufel bei einer Niederdruckturbine 43 Zoll. Ein Turbinenaufbau A weist eine Turbinenkombination von [(HP-IP)+2×LP] auf und wird mit einer Umdrehungszahl von 3.000 UpM betrieben, und ein Turbinenaufbau B weist eine Turbinenkombination von [(HP-LP)+(IP-LP)] auf und wird mit einer Umdrehungszahl von 3.000 UpM betrieben. Die Hauptbauteile des Hochdruckabschnitts sind aus Materialien hergestellt, die in Tabelle 4 gezeigt sind. Bei dem Hochtemperaturabschnitt (HP) beträgt die Dampftemperatur 625°C und der Dampfdruck beträgt 250 kgf/cm2. Der von dem HP-Abschnitt zugeführte Dampf wird durch einen Zwischenüberhitzer auf 625°C erhitzt und wird dem Zwischendruckabschnitt (IP) zugeführt. Der Zwischendruckabschnitt wird mit einer Dampftemperatur von 625°C und einem Dampfdruck von 45 bis 65 kgf/cm2 betrieben. Der Dampf wird mit einer Dampftemperatur von 400°C in den Niederdruckabschnitt (LP) zugeführt, und der Dampf wird mit einer Dampftemperatur von 100°C oder weniger und in einem Unterdruck von 722 mm Hg einem Dampfkondensator zugeführt.Table 4 shows a main specification of a steam turbine in which the steam temperature is set to 625 ° C and the power plant output is set to 1,050 MW. The steam turbine in this embodiment is a twin-shaft / quadruple-flow exhaust turbine. In this steam turbine, the length of an end stage vane in a low pressure turbine is 43 inches. A turbine assembly A has a turbine combination of [(HP-IP) + 2 × LP] and is operated at a revolution number of 3,000 rpm, and a turbine assembly B has a turbine combination of [(HP-LP) + (IP-LP)]. and is operated at a speed of 3000 rpm. The main components of the high pressure section are made of materials shown in Table 4. In the high temperature section (HP), the steam temperature is 625 ° C and the steam pressure is 250 kgf / cm 2 . The steam supplied from the HP section is heated by a reheater to 625 ° C and is supplied to the intermediate pressure section (IP). The intermediate pressure section is operated at a steam temperature of 625 ° C and a steam pressure of 45 to 65 kgf / cm 2 . The steam is supplied into the low pressure section (LP) at a steam temperature of 400 ° C, and the steam is supplied to a steam condenser at a steam temperature of 100 ° C or less and under a reduced pressure of 722 mm Hg.

Tabelle 4

Figure 00150001
Table 4
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8 ist eine Schnittansicht von zwei Niedrdruckturbinen in Tandemanordnung, deren Aufbau im Wesentlichen gleich ist. Zwei Sätze, von denen jeder aus Laufschaufeln 41 von acht Stufen zusammengesetzt ist, sind im Wesentlichen symmetrisch rechts und links verteilt, und Leitschaufeln 42 sind entsprechend den Laufschaufeln 41 vorgesehen. Die End-Laufschaufel hat eine Länge von 43 Zoll und ist aus 12% Cr-basiertem Stahl hergestellt, der der in Tabelle 1 gezeigten Probe Nr. 7 entspricht. Die End-Laufschaufel ist ein Doppelzapfen-/Sattel-Schwalbenschwanz-Typ, der in 9 gezeigt ist, und ein Düsenkasten 44 ist von einem Doppelströmungstyp. Eine Rotorwelle 43 ist aus einem geschmiedeten Reinststahl hergestellt, der eine Bainitstruktur mit vollem Härtegrad hat. Genauer gesagt enthält der geschmiedete Stahl 3,75 Gewichts-% Ni, 1,75 Gewichts-% Cr, 0,4 Gewichts-% Mo, 0,15 Gewichts-% V, 0,25 Gewichts-% C, 0,05 Gewichts-% Si und 0,10 Gewichts-% Mn, wobei der Ausgleich Fe ist. Die Laufschaufeln, außer der End-Laufschaufel, und die Leitschaufeln sind aus einem 12% Cr-basierten Stahl hergestellt, der 0,1 Gewichts-% Mo enthält. Das innere und das äußere Gehäuse sind aus einem Gussstahl hergestellt, der 0,25 Gewichts-% C enthält. Bei dieser Ausführungsform beträgt der Abstand zwischen den Zentren von Lagern 43 7.500 mm; der Durchmesser eines Abschnitts der Rotorwelle, der zu der Leitschaufel gehört, beträgt ungefähr 1.280 mm; und der Durchmesser eines Laufschaufeleinsatzabschnitts des Rotors, beträgt 2.275 mm. Das Verhältnis des Abstands zwischen den Lagern zu dem Durchmesser des Abschnitts der Rotorwelle, der zu der Leitschaufel gehört, beträgt etwa 5,9. 8th Figure 11 is a sectional view of two tandem turbines, the construction of which is substantially the same. Two sets, each of which consists of blades 41 composed of eight stages, are distributed substantially symmetrically right and left, and vanes 42 are according to the blades 41 intended. The End Blade has a length of 43 inches and is made of 12% Cr-based steel, which corresponds to Sample No. 7 shown in Table 1. The End Blade is a Double Spigot / Saddle Dovetail Type which is used in 9 shown, and a nozzle box 44 is of a double flow type. A rotor shaft 43 is made of a forged high-grade steel, which has a bainitic structure with full hardness. More specifically, the forged steel contains 3.75 weight% Ni, 1.75 weight% Cr, 0.4 weight% Mo, 0.15 weight% V, 0.25 weight% C, 0.05 weight % Si and 0.10% by weight Mn, the balance being Fe. The blades, except for the end blade, and the vanes are made of a 12% Cr-based steel containing 0.1% Mo by weight. The inner and outer casings are made of cast steel containing 0.25% C by weight. In this embodiment, the distance between the centers of bearings 43 7,500 mm; the diameter of an ab Section of the rotor shaft, which belongs to the vane, is approximately 1280 mm; and the diameter of a blade insert portion of the rotor is 2,275 mm. The ratio of the distance between the bearings to the diameter of the portion of the rotor shaft associated with the vane is about 5.9.

9 ist eine perspektivische Ansicht einer Langschaufel einer Größe von 1.092 mm (43 Zoll). Das Bezugszeichen 51 bezeichnet einen Schaufelabschnitt, mit dem Dampf mit hoher Geschwindigkeit kollidiert; 52 ist ein Einsatzabschnitt der Rotorwelle; 53 ist eine Öffnung, in die ein Stift eingesetzt wird, um die Schaufel zu halten, auf die eine Zentrifugalkraft aufgebracht wird; 54 ist ein Erosionsschutzschild (eine Platte, die aus Stellit, das eine Co-basierte Legierung ist, hergestellt und durch Schweißen befestigt ist) zur Verhinderung von Erosion, die durch Wassertropfen in dem Dampf verursacht wird; und 57 ist eine Abdeckung. Bei dieser Ausführungsform wird die Langschaufel durch Schneiden eines einstückigen, geschmiedeten Teils hergestellt. Es ist hervorzuheben, dass die Abdeckung 57 mechanisch in einem Zustand gebildet werden kann, bei dem sie einteilig mit der Langschaufel ist. 9 Figure 10 is a perspective view of a 1.092 mm (43 inch) long bucket. The reference number 51 denotes a blade portion to which high-velocity steam collides; 52 is an insert portion of the rotor shaft; 53 is an opening into which a pin is inserted to hold the blade to which a centrifugal force is applied; 54 is an erosion protection shield (a plate made of stellite, which is a Co-based alloy, and fixed by welding) for preventing erosion caused by water drops in the vapor; and 57 is a cover. In this embodiment, the long blade is made by cutting a one-piece, forged part. It is worth noting that the cover 57 can be mechanically formed in a state in which it is integral with the long blade.

Die 43 Zoll-Langschaufel wird durch Schmelzen eines Materials durch ein Elektroschlacken-Umschmelzverfahren hergestellt, gefolgt von Schmieden und Wärmebehandlung. Das Schmieden wurde bei einer Temperatur in einem Bereich von 850 bis 1.150°C durchgeführt, und die Wärmebehandlung wurde unter den Bedingungen durchgeführt, die bei der ersten Ausführungsform beschrieben sind. Probe Nr. 7 in Tabelle 1 zeigt eine chemische Zusammensetzung (Gewichts-%) des Materials der Langschaufel. Die Metallstruktur des Materials der Langschaufel war eine Martensitstruktur mit vollem Härtegrad.The 43 inch long blade is made by melting a material an electroslag remelting process is prepared followed by Forging and heat treatment. The forging was at a temperature in the range of 850 up to 1,150 ° C carried out, and the heat treatment was performed under the conditions described in the first embodiment are described. Sample No. 7 in Table 1 shows a chemical Composition (% by weight) of the material of the long blade. The Metal structure of the material of the long blade was a martensite structure with full hardness.

Die Zugfestigkeit bei Raumtemperatur und die Charpy-V-Kerbschlagfestigkeit (bei 20°C) der Probe Nr. 7 sind in Tabelle 1 gezeigt. Es wird bestätigt, dass die 43 Zoll-Langschaufel ausreichende mechanische Eigenschaften bei den erforderlichen Kennlinien zeigt, insbesondere eine Zugfestigkeit von 128,5 kgf/mm2 oder mehr und eine Charpy-V-Kerbschlagfestigkeit (bei 20°C) von 4 kgf-m/mm2 oder mehr.The tensile strength at room temperature and the Charpy-V impact strength (at 20 ° C) of Sample No. 7 are shown in Table 1. It is confirmed that the 43 inch long blade exhibits sufficient mechanical properties with the required characteristics, in particular a tensile strength of 128.5 kgf / mm 2 or more and a Charpy-V notched impact strength (at 20 ° C) of 4 kgf-m / mm 2 or more.

Bei der Niederdruckturbine dieser Ausführungsform steigt die axiale Fußbreite eines Laufschaufeleinsatzabschnitts der Rotorwelle schrittweise in vier Schritten in folgender Reihenfolge an: Erste bis dritte Stufe, vierte Stufe, fünfte Stufe, sechste und siebte Stufe, und achte Stufe. Die axiale Fußbreite des Laufschaufeleinsatzabschnitts der letzten Stufe wird 6,8 mal größer als die des Laufschaufeleinsatzabschnittder ersten Stufe.at the low-pressure turbine of this embodiment increases the axial Foot width a blade insert portion of the rotor shaft stepwise in four steps in the following order: first to third Stage, fourth stage, fifth Level, sixth and seventh level, and eighth level. The axial foot width of the last stage bucket insert section becomes 6.8 times greater than that of the first stage blade insert section.

Die Durchmesser der Abschnitte der Rotorwelle, die zu Leitschaufeln gehören, sind klein. Die axiale Fußbreite des Abschnitts, der zu der Leitschaufel gehört, steigt schrittweise in drei Schritten in folgender Reihenfolge an: Fünfte Stufe, sechste Stufe und siebte Stufe von der Seite der Laufschaufel der ersten Stufe. Die axiale Fußbreite des Abschnitts, der zu der Leitschaufel an der Seite der Endstufe gehört, wird 2,5 mal größer als die des Abschnitts, der zu der Leitschaufel zwischen den Laufschaufeln der ersten und zweiten Stufe gehört.The Diameter of the sections of the rotor shaft leading to vanes belong, are small. The axial foot width of the section belonging to the vane gradually increases in three steps in the following order: fifth step, sixth step and seventh step from the side of the first stage blade. The axial Foot width of the section leading to the vane on the side of the power amplifier belongs, will be 2.5 times larger than that of the section leading to the vane between the blades heard the first and second stage.

Bei dieser Ausführungsform ist die Zahl der Laufschaufeln sechs. Die Länge des Schaufelabschnitts der Laufschaufel steigt von etwa 3 Zoll an der ersten Stufe auf 43 Zoll an der Endstufe. Abhängig von der Leistung der Dampfturbine wird jede der Längen der Schaufelabschnitte von der ersten bis zur letzten Laufschaufel in einem Bereich von 80 bis 1.100 mm gesetzt; die Zahl der Stufen ist 8 oder 9; und die Länge des Schaufelabschnitts der Laufschaufel an der stromabwärtigen Seite wird größer als die des Schaufelabschnitts der angrenzenden Laufschaufel an der stromaufwärtigen Seite, in einem Verhältnis von 1,2 bis 1,8.at this embodiment is the number of blades six. The length of the blade section of the Blade rises from about 3 inches at the first stage to 43 inches at the power amplifier. Dependent From the power of the steam turbine, each of the lengths of the Blade sections from the first to the last blade in a range of 80 to 1,100 mm set; the number of stages is 8 or 9; and the length the blade portion of the blade on the downstream side gets bigger than that of the blade portion of the adjacent blade on the upstream Side, in a relationship from 1.2 to 1.8.

Der Durchmesser des Abschnitts, an dem die Laufschaufeln sind, ist größer als der des Abschnitts, der zu der Leitschaufel gehört. Je größer die Länge des Schaufelabschnitts der Laufschaufel ist, desto größer ist die Breite des Laufschaufeleinsatzabschnitts. Das Verhältnis der Breite des Laufschaufeleinsatzabschnitts zu der Länge des Schaufelabschnitts der Laufschaufel liegt in einem Bereich von 0,15 bis 0,91 und wird in der Reihenfolge von der ersten Stufe zur letzten Stufe schrittweise kleiner.Of the Diameter of the section where the blades are larger than that of the section that belongs to the vane. The larger the length of the blade section the blade is the bigger the width of the blade insert section. The ratio of Width of the blade insert section to the length of the Blade portion of the blade is in the range of 0.15 to 0.91 and will be in order from the first stage to the last Step by step smaller.

Die axiale Fußbreite des Abschnitts der Rotorwelle, der zu der Leitschaufel gehört, wird schrittweise kleiner, von derjenigen zwischen den Laufschaufeln der ersten und der zweiten Stufe zu derjenigen zwischen der Laufschaufel der Endstufe und der vorhergehenden. Das Verhältnis der axialen Fußbreite des Abschnitts der Rotorwelle, die zu der Leitschaufel gehört, zu der Länge des Schaufelabschnitts der Laufschaufel liegt in einem Bereich von 0,25 bis 1,25 und wird von der stromaufwärtigen Seite zur stromabwärtigen Seite kleiner.The axial foot width the portion of the rotor shaft associated with the vane becomes progressively smaller, from that between the blades the first and second stages to that between the blade the power amp and the previous one. The ratio of the axial foot width the portion of the rotor shaft associated with the vane, to the Length of the Blade portion of the blade is in the range of 0.25 to 1.25 and is from the upstream side to the downstream side smaller.

Der Aufbau dieser Ausführungsform kann bei einem Kraftwerk großer Kapazität (der Klasse von 1.000 MW) angewandt werden, bei dem die Temperatur an einem Dampfeinlass jeweils zu einer Hochdruckdampfturbine und einer Zwischendruckdampfturbine auf 610°C gesetzt wird und die Temperatur an einem Dampfeinlass jeweils zu zwei Niederdruckdampfturbinen auf 385°C gesetzt wird.The structure of this embodiment can be applied to a large-capacity power plant (the class of 1,000 MW) in which the temperature at a steam inlet to a high pressure steam turbine and an intermediate pressure steam turbine is set to 610 ° C and the temperature to a steam let each set to two low-pressure steam turbines at 385 ° C.

Die Hochtemperatur-/Hochdruckdampfturbinenanlage dieser Ausführungsform umfasst hauptsächlich einen Kohleverbrennungsboiler, eine Hochdruckturbine, eine Zwischendruckturbine, zwei Niederdruckturbinen, einen Dampfkondensator, eine Kondensatpumpe, ein Niederdruck-Speisewasser-Heizvorrichtungssystem, eine Entgasungsvorrichtung, eine Verstärkungspumpe, eine Speisewasserpumpe und ein Hochdruck-Speisewasser-Heizvorrichtungssystem. Bei dieser Turbinenanlage strömt Ultrahochtemperatur-/Hochdruckdampf; der von dem Boiler erzeugt wird, in die Hochdruckturbine, um Energie zu erzeugen, wird von dem Boiler wiedererhitzt und strömt in die Zwischendruckturbine, um Energie zu erzeugen. Der Dampof, der von der Zwischendruckturbine abgeführt wird, strömt in die Niederdruckturbine, um Energie zu erzeugen, und wird anschließend von dem Kondensator kondensiert. Das kondensierte Wasser wird durch die Kondensatpumpe dem Niederdruck-Speisewasser-Heizvorrichtungssystem und der Entgasungsvorrichtung zugeführt. Das Wasser, das von der Entgasungsvorrichtung entgast wurde, wird von der Verstärkungspumpe und der Speisewasserpumpe der Hochdruck-Speisewasser-Heizvorrichtung zugeführt, durch die Heizvorrichtung erhitzt und anschließend in den Boiler zurückgeleitet.The High temperature / high pressure steam turbine plant of this embodiment mainly includes one Coal combustion boiler, a high-pressure turbine, an intermediate-pressure turbine, two low-pressure turbines, a steam condenser, a condensate pump, a low pressure feed water heater system, a degassing apparatus, a boost pump, a feedwater pump and a high pressure feedwater heater system. In this turbine plant flows Ultra high temperature / high pressure steam; which is generated by the boiler The high-pressure turbine is used to generate energy reheated the boiler and flows into the intermediate pressure turbine, to generate energy. The Dampof, from the intermediate pressure turbine dissipated becomes, flows into the low-pressure turbine to generate energy, and is subsequently discharged from condensed the capacitor. The condensed water is through the condensate pump the low pressure feedwater heater system and the degassing device supplied. The water of the Degassing device was degassed is by the boost pump and the feedwater pump of the high-pressure feedwater heater supplied through heated the heater and then returned to the boiler.

In dem Boiler wird das Wasser durch einen Vorwärmer, einen Verdampfer und einen Überhitzer in Hochtemperatur-/Hochdruckdampf umgewandelt. Gleichzeitig strömt das Brenngas in dem Boiler, der zum Erhitzen des Dampfs verwendet wird, aus dem Vorwärmer und tritt in einen Lufterhitzer ein. Zusätzlich wird eine Turbine, die durch Entnahmedampf von der Zwischendruckturbine betrieben wird, zum Antreiben der Speisewasserpumpe verwendet.In The boiler is fed by a preheater, an evaporator and water a superheater converted into high temperature / high pressure steam. At the same time the fuel gas flows in the boiler, which is used to heat the steam, from the preheater and enters an air heater. In addition, a turbine, the operated by extraction steam from the intermediate pressure turbine, used to drive the feedwater pump.

Bei der Hochtemperatur-/Hochdruckdampfturbinenanlage mit dem oben beschriebenen Aufbau wird die Temperatur des Brenngases, das von dem Vorwärmer in den Boiler abgeführt wird, notwendigerweise sehr viel höher als in einem herkömmlichen Boiler, da die Temperatur es Speisewassers, das von dem Hochdruck-Speisewasser-Erhitzungsvorrichtungssystem abgeführt wird, sehr viel höher ist als die Temperatur des Speisewassers in einem herkömmlichen Wärmekraftwerk. Dementsprechend wird die Wärme des Abgases des Boilers wiedergewonnen, um die Gastemperatur zu senken.at the high-temperature / high-pressure steam turbine plant with the above-described Build up will be the temperature of the fuel gas flowing in from the preheater removed the boiler is necessarily much higher than in a conventional one Boiler, since the temperature of feedwater, that of the high pressure feedwater heating system dissipated will, much higher is considered the temperature of the feedwater in a conventional Thermal power plant. Accordingly, the heat recovered from the exhaust of the boiler to the gas temperature reduce.

Der Aufbau dieser Ausführungsform kann bei einem Tandem-Verbund-Kraftwerk angewandt werden, bei dem eine Hochdruckturbine, eine Zwischendruckturbine und eine oder zwei Niederdruckturbinen als Tandem miteinander verbunden sind, um einen Generator zur Energieerzeugung zu drehen. Bei dem Generator, der bei dieser Ausführungsform eine Leistung der Klasse von 1.050 MW hat, ist eine Generatorwelle aus einem Material von hoher Festigkeit hergestellt.Of the Structure of this embodiment can be applied to a tandem combined cycle power plant, in which a high-pressure turbine, an intermediate-pressure turbine and one or two Low-pressure turbines are connected in tandem to one another Turn generator to generate energy. At the generator, the in this embodiment has a power of the class of 1,050 MW, is a generator shaft made of a material of high strength.

Die Hochdruckturbinenwelle hat einen Aufbau, bei dem neun Schaufelstufen an jeder Vielstufenseite eingesetzt sind, deren Zentrum an einem Laufschaufeleinsatzabschnitt der ersten Stufe liegt. Die Mitteldruckturbinenwelle ist mit zwei Sätzen versehen, von denen jeder aus sechs Schaufelstufen besteht, die im Wesentlichen symmetrisch rechts und links bezüglich eines annähernd zentralen Abschnitts der Turbinenwelle angeordnet sind. Während die Rotorwelle der Niederdruckturbine in keiner der Zeichnungen gezeigt ist, hat außerdem eine der Rotorwellen der Hochdruck-, Zwischendruck- oder Niederdruckturbine eine zentrale Öffnung, durch die die Materialqualität durch Ultraschallprüfung, visuelle Prüfung und Farbeindringprüfung überprüft wird. Die Materialqualität der Rotorwelle kann von deren Außenfläche durch Ultraschallprüfung überprüft werden. In diesem Fall ist es möglich, dass die oben genannte zentrale Öffnung nicht in der Rotorwelle ausgebildet ist.The High-pressure turbine shaft has a construction in which nine blade stages are used on each multi-stage side, the center of a Blade insert portion of the first stage is. The mid-pressure turbine shaft is with two sentences each of which consists of six blade stages, the essentially symmetrical right and left with respect to an approximately central Section of the turbine shaft are arranged. While the rotor shaft of the low-pressure turbine is not shown in any of the drawings, also has one of the rotor shafts the high pressure, intermediate pressure or low pressure turbine has a central opening, through the material quality by ultrasonic testing, visual examination and dye penetration test is checked. The material quality The rotor shaft can be checked from its outer surface by ultrasonic testing. In this case it is possible that the above-mentioned central opening is not formed in the rotor shaft.

Tabelle 5 zeigt eine Hauptspezifizierung einer Dampfturbine, bei der die Dampftemperatur auf 600°C gesetzt ist und die Kraftwerksleistung auf 600 MW gesetzt ist. Bei dieser Ausführungsform ist die Dampfturbine ein Tandem-Verbund-/Doppelstromtyp, und die Länge einer Schaufel der Endstufe in einer Niederdruckturbine beträgt 43 Zoll. Ein Turbinenaufbau C hat eine Turbinenkombination von [(HP/IP) einstückiger Typ + LP), und ein Turbinenaufbau D hat eine Turbinenkombination von [(HP/IP) einstückiger Typ + 2 x LP], wobei jede mit einer Umdrehungszahl von 3.000 UpM betrieben wird. Die Hauptbauteile des Hochdruckabschnitts sind aus in Tabelle 9 dargestellten Materialien hergestellt. In dem Hochtemperaturabschnitt (HP) beträgt die Dampftemperatur 600°C und der Dampfdruck beträgt 250 kgf/cm2. Der Dampf, der von dem HP-Abschnitt zugeführt wird, wird durch einen Zwischenüberhitzer auf 600°C erhitzt und wird dem Zwischendruckabschnitt (IP) zugeführt. Der Zwischendruckabschnitt wird mit der Dampftemperatur von 600°C und einem Dampfdruck von 45 bis 65 kgf/cm2 betrieben. Der Dampf wird mit einer Dampftemperatur von 400°C dem Niederdruckabschnitt (LP) zugeführt, und der Dampf wird mit einer Dampftemperatur von 100°C oder weniger und in einem Vakuum von 722 mm Hg einem Dampfkondensator zugeführt.Table 5 shows a main specification of a steam turbine in which the steam temperature is set to 600 ° C and the power plant capacity is set to 600 MW. In this embodiment, the steam turbine is a tandem compound / double flow type, and the length of a final stage blade in a low pressure turbine is 43 inches. A turbine assembly C has a turbine combination of [(HP / IP) one-piece type + LP), and a turbine assembly D has a turbine combination of [(HP / IP) one-piece type + 2 x LP], each operating at a speed of 3000 rpm becomes. The main components of the high pressure section are made of materials shown in Table 9. In the high temperature section (HP), the steam temperature is 600 ° C and the steam pressure is 250 kgf / cm 2 . The steam supplied from the HP section is heated to 600 ° C by a reheater and is supplied to the intermediate pressure section (IP). The intermediate pressure section is operated at the steam temperature of 600 ° C and a steam pressure of 45 to 65 kgf / cm 2 . The steam is supplied to the low pressure section (LP) at a steam temperature of 400 ° C, and the steam is supplied to a steam condenser at a steam temperature of 100 ° C or less and in a vacuum of 722 mm Hg.

Tabelle 5

Figure 00210001
Table 5
Figure 00210001

10 ist eine Schnittansicht der Niederdruckturbine, und 11 ist eine Schnittansicht einer Rotorwelle der in 10 gezeigten Niederdruckturbine. Eine Niederdruckturbine ist als Tandem mit der Hochdruck-/Zwischendruckseite verbunden. Zwei Sätze, die jeweils aus sechs Stufen von Laufschaufeln 41 bestehen, sind im Wesentlichen symmetrisch rechts und links angeordnet. Leitschaufeln 42 sind so angeordnet, dass sie den Laufschaufeln entsprechen. Die Laufschaufel der Endstufe hat eine Länge von 43 Zoll und ist aus einem 12% Cr-basierten Stahl hergestellt, wie in Tabelle 1 gezeigt. Eine Rotorwelle 43 ist aus einem geschmiedeten Reinststahl hergestellt, der eine Bainitstruktur mit vollem Härtegrad hat. Genauer gesagt enthält der geschmiedete Stahl 3,75 Gewichts-% Ni, 1,75 Gewichts-% Cr, 0,4 Gewichts-% Mo, 0,15 Gewichts-% V, 0,25 Gewichts-% C, 0,05 Gewichts-% Si und 0,10 Gewichts-% Mn, wobei Fe den Ausgleich bildet. Die Laufschaufeln, mit Ausnahme derjenigen der Endstufe und der vorhergehenden Stufe, und die Leitschaufeln sind aus einem 12% Cr-basierten Stahl hergestellt, der 0,1 Gewichts-% Mo enthält. Das innere und das äußere Gehäuse sind aus einem Gussstahl hergestellt, der 0,25 Gewichts-% C enthält. Bei dieser Ausführungsform beträgt der Abstand zwischen den Zentren der Lager 43 7.000 mm; der Durchmesser eines Abschnitts der Rotorwelle, der zu der Leitschaufel gehört, beträgt etwa 800 mm. Der Durchmesser des Laufschaufeleinsatzabschnitt der Rotorwelle, ändert sich von der ersten bis zur letzten Stufe nicht. Das Verhältnis des Abstands zwischen den Lagern zu dem Durchmesser des Abschnitts der Rotorwelle, der zu der Leitschaufel gehört, beträgt etwa 8,8. 10 is a sectional view of the low-pressure turbine, and 11 is a sectional view of a rotor shaft of in 10 shown low-pressure turbine. A low pressure turbine is connected in tandem with the high pressure / intermediate pressure side. Two sets, each consisting of six stages of blades 41 exist are arranged substantially symmetrically right and left. vanes 42 are arranged so that they correspond to the blades. The blade of the final stage has a length of 43 inches and is made of a 12% Cr based steel as shown in Table 1. A rotor shaft 43 is made of a forged high-grade steel, which has a bainitic structure with full hardness. More specifically, the forged steel contains 3.75 weight% Ni, 1.75 weight% Cr, 0.4 weight% Mo, 0.15 weight% V, 0.25 weight% C, 0.05 weight % Si and 0.10% by weight Mn, with Fe forming the balance. The blades, except those of the final stage and the preceding stage, and the vanes are made of a 12% Cr-based steel containing 0.1% Mo by weight. The inner and outer casings are made of cast steel containing 0.25% C by weight. In this embodiment, the distance between the centers of the bearings 43 7,000 mm; the diameter of a portion of the rotor shaft associated with the vane is about 800 mm. The diameter of the blade insert portion of the rotor shaft does not change from the first stage to the last stage. The ratio of the distance between the bearings to the diameter of the portion of the rotor shaft associated with the vane is about 8.8.

Die axiale Fußbreite des Laufschaufeleinsatzabschnitts der Rotorwelle der Niederdruckturbine, ist an der ersten Stufe am kleinsten und steigt schrittweise in vier Stufen zu der stromabwärtigen Seite. Die axiale Fußbreite an der zweiten Stufe ist gleich der an der dritten Stufe, und die axiale Fußbreite an der vierten Stufe ist gleich der an der fünften Stufe. Die axiale Fußbreite an der Endstufe ist 6,2 bis 7,0 mal größer als an der ersten Stufe. Die axiale Fußbreite jeweils an der zweiten und dritten Stufe ist 1,15 bis 1,40 mal größer als an der ersten Stufe; die axiale Fußbreite jeweils an der vierten und fünften Stufe ist 2,2 bis 2,6 mal größer als jeweils an der zweiten und dritten Stufe; und die axiale Fußbreite an der Endstufe ist 2,8 bis 3,2 mal größer als jeweils an der vierten und und fünften Stufe. In der Zeichnung ist die Breite eines Laufschaufeleinsatzabschnitts durch einen Abstand zwischen zwei Punkten kenntlich gemacht, an denen die sich nach unten erstreckenden Linien Laufschaufeleinsatzabschnitt den Durchmesser der Rotorwelle schneiden.The axial foot width the blade insert section of the rotor shaft of the low-pressure turbine, is the smallest at the first level and gradually increases four steps to the downstream Page. The axial foot width at the second stage is equal to that at the third stage, and the axial foot width at the fourth stage is the same at the fifth stage. The axial foot width at the output stage is 6.2 to 7.0 times larger than at the first stage. The axial foot width each at the second and third stages is 1.15 to 1.40 times greater than at the first stage; the axial foot width respectively at the fourth and fifth Stage is 2.2 to 2.6 times larger than each at the second and third stages; and the axial foot width at the final stage is 2.8 to 3.2 times larger than at the fourth and and fifth Step. In the drawing, the width of a blade insert section indicated by a distance between two points the downwardly extending lines of the bucket insert section cut the diameter of the rotor shaft.

Bei dieser Ausführungsform steigt die Länge des Schaufelabschnitts der Laufschaufel von etwa 4 Zoll bei der ersten Stufe auf 43 Zoll bei der Endstufe. Abhängig von der Leistung der Dampfturbine liegt jede der Längen der Schaufelabschnitte von der ersten bis zur letzten Laufschaufel in einem Bereich von 100 bis 1.270 mm; die Zahl der Stufen beträgt maximal 8; und die Länge des Schaufelabschnitts der Laufschaufel an der stromabwärtigen Seite steigt gegenüber der des Schaufelabschnitts der benachbarten Laufschaufel an der stromaufwärtigen Seite in einem Verhältnis von 1,2 bis 1,9.at this embodiment the length increases of the blade portion of the blade of about 4 inches at the first stage at 43 inches at the final stage. Depending on the power of the steam turbine lies each of the lengths the vane sections from the first to the last blade in a range of 100 to 1,270 mm; the number of levels is maximum 8th; and the length the blade portion of the blade on the downstream side rises opposite that of the vane portion of the adjacent vane on the upstream side in a relationship from 1.2 to 1.9.

Im Vergleich zu der Form des Abschnitts, der zu der Leitschaufel gehört, erstreckt sich die Form des Laufschaufeleinsatzabschnitts nach unten. Je größer die Länge des Schaufelabschnitts der Laufschaufel ist, desto größer ist die Breite Laufschaufeleinsatzabschnitts. Das Verhältnis der Breite des Laufschaufeleinsatzabschnitts zu der Länge des Schaufelabschnitts der Laufschaufel, das in einem Bereich von 0,30 bis 1,5 liegt, wird von der ersten Stufe bis zu der Stufe direkt vor der Endstufe schrittweise kleiner. An der stromabwärtigen Seite wird das Verhältnis an einer Stufe 0,15 bis 0,40 mal kleiner als das an der vorhergehenden Stufe. Das Verhältnis an der Endstufe liegt in einem Bereich von 0,50 bis 0,65.in the Compared to the shape of the portion associated with the vane extends down the shape of the blade insert section. The bigger the Length of the Blade portion of the blade is the larger the width of the blade insert section. The ratio of Width of the blade insert section to the length of the Blade portion of the blade, which is in the range of 0.30 is up to 1.5, becomes direct from the first stage to the stage gradually smaller before the power amp. At the downstream side will the ratio at one level 0.15 to 0.40 times smaller than the previous one Step. The relationship at the output stage is in a range of 0.50 to 0.65.

Die Laufschaufel der Endstufe ist bei dieser Ausführungsform gleich der für Ausführungsform 1 beschriebenen. 12 ist eine perspektivische Ansicht, bei der ein wesentlicher Abschnitt abgeschnitten ist, und zeigt einen Zustand, bei dem ein Erosionsschutzschild (eine Stellitlegierung) 54 durch Elektronenstrahlschweißen oder WIG-Schweißen befestigt wird, wie durch das Bezugszeichen 56 dargestellt. Wie in der Zeichnung gezeigt, ist der Schild 54 an zwei Punkten an der Vorder- und Rückseite angeschweißt.The moving blade of the final stage in this embodiment is the same as described for embodiment 1. 12 FIG. 15 is a perspective view in which a substantial portion is cut away, showing a state in which an erosion protection shield (a stellite alloy) is cut off; FIG. 54 by electron beam welding or TIG welding, as indicated by the reference numeral 56 shown. As shown in the drawing, the shield is 54 welded at two points on the front and back.

Der Aufbau dieser Ausführungsform kann für ein Kraftwerk mit hoher Kapazität (der Klasse von 1.000 MW) angewandt werden, bei dem die Temperatur an einem Dampfeinlass zu einer Hochdruck-/Zwischendruckdampfturbine 610°C oder mehr beträgt und die Temperaturen eines Dampfeintasses und eines Dampfauslasses zu und von einer Niederdruck-Dampfturbine ungefähr 400°C bzw. 60°C betragen.Of the Structure of this embodiment can for a power plant with high capacity (the class of 1,000 MW) are applied at which the temperature at a steam inlet to a high pressure / intermediate pressure steam turbine 610 ° C or is more and the temperatures of a steam inlet and a steam outlet to and from a low-pressure steam turbine about 400 ° C and 60 ° C, respectively.

Das Hochtemperatur-/Hochdruckdampfturbinen-Kraftwerk dieser Ausführungsform umfasst hauptsächlich einen Boiler, eine Hochdruck-/Zwischendruck-Turbine, eine Niederdruckturbine, einen Dampfkondensator, eine Kondensatpumpe, ein Niederdruck-Speisewasser-Erhitzungsvorrichtungssystem, eine Entgasungsvorrichtung, eine Verstärkungspumpe, eine Speisewasserpumpe und ein Hochdruck-Speisewasser-Erhitzungsvorrichtungssystem. Ultrahochtemperatur-/Hochdruckdampf, der von dem Boiler erzeugt wird, strömt in die Hochdruckseitenturbine, um Energie zu erzeugen, wird von dem Boiler wiedererhitzt und strömt in die Zwischendruckseitenturbine, um Energie zu erzeugen. Der Dampf, der von der Hochdruck-/Zwischendruckturbine abgeführt wird, strömt in die Niederdruckturbine, um Energie zu erzeugen und wird anschließend von dem Kondensator kondensiert. Das kondensierte Wasser wird durch die Kondensatpumpe dem Niederdruck-Speisewasser-Erhitzungsvorrichtungssystem und der Entgasungsvorrichtung zugeführt. Das von der Entgasungsvorrichtung entgaste Wasser wird durch die Verstärkungspumpe und die Speisewasserpumpe der Hochdruck-Speisewasser-Erhitzungsvorrichtung zugeführt, wird durch die Erhitzungsvorrichtung erhitzt und anschließend in den Boiler zurückgeführt.The High temperature / high pressure steam turbine power plant of this embodiment includes mainly a boiler, a high pressure / intermediate pressure turbine, a low pressure turbine, a steam condenser, a condensate pump, a low pressure feed water heating device system, a degassing device, a boosting pump, a feedwater pump and a high pressure feed water heating device system. Ultra high temperature / high pressure steam, generated by the boiler flows into the high-pressure side turbine, to generate energy is reheated by the boiler and flows into the intermediate pressure side turbine, to generate energy. The steam coming from the high pressure / intermediate pressure turbine dissipated becomes, flows in the low-pressure turbine to generate energy and is subsequently from condensed the capacitor. The condensed water is through the condensate pump the low pressure feedwater heating system and the degassing device supplied. That of the degassing device Degassed water is through the boost pump and the feedwater pump the high-pressure feedwater heating device supplied is heated by the heating device and then in returned to the boiler.

In dem Boiler wird das Wasser durch einen Vorwärmer, einen Verdampfer und einen Überhitzer in Hochtemperatur-/Hochdruckdampf umgewandelt. Währenddessen strömt das Brenngas in dem Boiler, das zum Erhitzen des Dampfs verwendet wird, aus dem Vorwärmer und tritt in einen Lufterhitzer ein. Zusätzlich wird eine Turbine, die durch Entnahmedampf von der Zwischendruckturbine betrieben wird, zum Antreiben der Speisewasserpumpe verwendet.In The boiler is fed by a preheater, an evaporator and water a superheater converted into high temperature / high pressure steam. Meanwhile, the fuel gas flows in the boiler, which is used to heat the steam, from the preheater and enters an air heater. In addition, a turbine, the operated by extraction steam from the intermediate pressure turbine, used to drive the feedwater pump.

Bei der Hochtemperatur-/Hochdruck-Dampfturbinenanlage mit dem oben genannten Aufbau wird die Temperatur des Brenngases, das von dem Vorwärmen in dem Boiler abgeführt wird, notwendigerweise viel höher als in einem herkömmlichen Boiler, da die Temperatur des Speisewassers, das aus dem Hochdruck-Speisewasser-Erhitzungsvorrichtungssystem abgeführt wird, sehr viel höher ist als die Temperatur des Speisewassers in einem herkömmlichen Wärmekraftwerk. Dementsprechend wird die Wärme des Abgases des Boilers wiedergewonnen, um die Gastemperatur zu senken.In the high-temperature / high-pressure steam turbine plant having the above construction, the temperature of the fuel gas discharged from the preheating in the boiler is necessarily much higher than that in a conventional boiler because the temperature of the feed water discharged from the high-pressure reservoir sewasser-Erhitzungsvorrichtungssystem is much higher than the temperature of the feedwater in a conventional thermal power plant. Accordingly, the heat of the exhaust gas of the boiler is recovered to lower the gas temperature.

Obwohl bei dieser Ausführungsform die vorliegende Erfindung bei einem Tandem-Verbund-/Doppelstrom-Kraftwerk angewandt wird, bei dem eine Hochdruck-/Zwischendruckturbine und eine Niederdruckturbine als Tandem mit einem Generator verbunden sind, kann die vorliegende Erfindung auch bei dem Turbinenaufbau D angewandt werden, der eine hohe Leistung der Klasse von 1.050 MW hat, wie in Tabelle 5 gezeigt, und der sich dadurch auszeichnet, dass zwei Niederdruckturbinen als Tandem miteinander verbunden sind. Bei dem Generator mit einer Leistung der Klasse von 1.050 MW ist eine Generatorwelle aus einem Material mit hoher Festigkeit hergestellt.Even though in this embodiment applied the present invention in a tandem compound / double-power plant in which a high pressure / intermediate pressure turbine and a low pressure turbine connected in tandem with a generator can, the present invention also in the turbine construction D applied, the high performance of the class of 1,050 MW has, as shown in Table 5, and which is characterized that two low-pressure turbines are connected in tandem. at the generator with a capacity of 1,050 MW is one Generator shaft made of a material with high strength.

Claims (11)

Dampfturbinenkraftwerk mit einer Kombination einer Hochdruckturbine, einer Zwischendruckturbine und einer Niederdruckturbine, wobei ein Wert der Länge einer Schaufel (Zoll) mal der Anzahl von Umdrehungen (UpM) einer Laufschaufel der Endstufe der Niederdruckturbine wenigstens 125.000 beträgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufschaufel der Endstufe der Niederdruckturbine aus einem martensitischen nicht rostenden Stahl besteht, der 0,08 bis 0,18 Gewichtsprozent C, 0,25 Gewichtsprozent oder weniger Si, 0,90 Gewichtsprozent oder weniger Mn, 8,0 bis 13,0 Gewichtsprozent Cr, 2 bis 3 Gewichtsprozent Ni, 1,5 bis 3,0 Gewichtsprozent Mo, 0,05 bis 0,35 Gewichtsprozent V, 0,02 bis 0,20 Gewichtsprozent insgesamt von wenigstens einem der Elemente Nb und Ta, und 0,02 bis 0,10 Gewichtsprozent N enthält.A steam turbine power plant with a combination of a high pressure turbine, an intermediate pressure turbine and a low pressure turbine, wherein a value of the length of a blade (inches) times the number of revolutions (rpm) of a rotor of the final stage of the low pressure turbine is at least 125,000, characterized in that the rotor of the final stage of Martensitic stainless steel low-pressure turbine which is 0.08 to 0.18 weight percent C, 0.25 weight percent or less Si, 0.90 weight percent or less Mn, 8.0 to 13.0 weight percent Cr, 2 to 3 weight percent Ni, 1.5 to 3.0 wt% Mo, 0.05 to 0.35 wt% V, 0.02 to 0.20 wt% total of at least one of Nb and Ta, and 0.02 to 0.10 wt% N contains. Dampfturbinenkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugfestigkeit des martensitischen nicht rostenden Stahls bei Raumtemperatur 120 kgf/mm2 oder mehr beträgt.Steam turbine power plant according to claim 1, characterized in that the tensile strength of the martensitic stainless steel at room temperature is 120 kgf / mm 2 or more. Dampfturbinenkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der martensitische nicht rostende Stahl eine Martensitstruktur mit vollem Härtegrad hat.Steam turbine power plant according to claim 1, characterized in that that the martensitic stainless steel has a martensite structure with full hardness Has. Dampfturbinenkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der martensitische nicht rostende Stahl im Wesentlichen kein δ-Ferrit enthält.Steam turbine power plant according to claim 1, characterized in that that the martensitic stainless steel contains substantially no δ-ferrite. Dampfturbinenkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem martensitischen nicht rostenden Stahl ein Verhältnis zwischen einer Mn-Menge und einer Ni-Menge 0,11 oder weniger beträgt.Steam turbine power plant according to claim 1, characterized in that that in the martensitic stainless steel a relationship between Mn amount and Ni amount is 0.11 or less. Dampfturbinenkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der martensitische nicht rostende Stahl so hergestellt ist, dass eine P-Menge auf 0,015 Gewichtsprozent oder weniger, eine S-Menge auf 0,015 Gewichtsprozent oder weniger, eine Sb-Menge auf 0,0015 Gewichtsprozent oder weniger, eine Sn-Menge auf 0,01 Ge wichtsprozent oder weniger und eine As-Menge auf 0,02 Gewichtsprozent oder weni ger beschränkt ist.Steam turbine power plant according to claim 1, characterized in that that the martensitic stainless steel is made that a P amount of 0.015 wt% or less, an S amount to 0.015% by weight or less, an amount of Sb to 0.0015 Percent by weight or less, an amount of Sn to 0.01 wt% or less and an amount of As to 0.02 wt% or less limited is. Dampfturbinenkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dampfeinlasstemperatur für eine Laufschaufel der ersten Stufe der Hochdruckturbine im Bereich von 600 bis 660 °C liegt.Steam turbine power plant according to claim 1, characterized in that that the steam inlet temperature for a blade of the first High-pressure turbine stage is in the range of 600 to 660 ° C. Dampfturbinenkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dampfeinlasstemperatur für eine Laufschaufel der ersten Stufe der Niederdruckturbine im Bereich von 380 bis 475 °C liegt.Steam turbine power plant according to claim 1, characterized in that that the steam inlet temperature for a blade of the first Low-pressure turbine stage is in the range of 380 to 475 ° C. Dampfturbinenkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hockdruckturbine und die Zwischendruckturbine einstückig ausgebildet sind.Steam turbine power plant according to claim 1, characterized in that that the high pressure turbine and the intermediate pressure turbine formed integrally are. Dampfturbinenkraftwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Niederdruckturbine in eine Rotorwelle (43) eingesetzte Laufschaufeln (41) und Leitschaufeln (42) zum Führen des Dampfstroms zu den Laufschaufeln (41), fünf Stufen von Laufschaufeln (41) oder mehr, die symmetrisch angeordnet sind, und einen Doppelstromaufbau aufweist, bei dem die Laufschaufel der ersten Stufe im Mittelteil der Rotorwelle angeordnet ist.Steam turbine power plant according to claim 1, characterized in that the low-pressure turbine in a rotor shaft ( 43 ) used blades ( 41 ) and vanes ( 42 ) for guiding the steam flow to the blades ( 41 ), five stages of blades ( 41 ) or more, which are arranged symmetrically, and has a double-flow structure, in which the first-stage moving blade is arranged in the middle part of the rotor shaft. Verfahren zur Herstellung einer Laufschaufel der Endstufe einer Niederdruckturbine in einem Dampfturbinenkraftwerk, das eine Hochdruckturbine, eine Zwischendruckturbine und eine Niederdruckturbine hat, wobei ein Wert einer Schaufellänge (Zoll) mal Anzahl der Umdrehungen (UpM) der Laufschaufel der Endstufe der Niederdruckturbine wenigstens 125.000 beträgt, gekennzeichnet durch Erschmelzen eines Stahlmaterials, das 0,08 bis 0,18 Gewichtsprozent C, 0,25 Gewichtsprozent oder weniger Si, 0,90 Gewichtsprozent oder weniger Mn, 8,0 bis 13,0 Gewichtsprozent Cr, 2 bis 3 Gewichtsprozent Ni, 1,5 bis 3,0 Gewichtsprozent Mo, 0,05 bis 0,35 Gewichtsprozent V, 0,02 bis 0,20 Gewichtsprozent insgesamt von wenigstens einem der Elemente Nb und Ta sowie 0,02 bis 0,10 Gewichtsprozent N enthält, zur Herstellung eines Banens, und durch Schmieden des Banens, Abschrecken des Barrens durch Erhitzen des Barrens und Halten des Banens auf einer) Temperatur von 1.000 bis 1.100 °C und schnelles Abkühlen des Banens, durch primäres Anlassen des Banens durch Erhitzen des Banens und Halten des Banens auf einer) Temperatur von 550 bis 570 °C und Abkühlen des Barrens und sekundäres Anlassen des Barrens durch Erhitzen des Barrens und Halten des Barrens auf eine(r) Temperatur von 560 bis 590°C und Abkühlen des Barrens, so dass eine gehärtete Martensit-Struktur gebildet wird.A method of manufacturing a turbine blade of the low pressure turbine power plant in a steam turbine power plant having a high pressure turbine, an intermediate pressure turbine, and a low pressure turbine, wherein a value of a blade length (inches) times the number of revolutions (rpm) of the blade of the low pressure turbine final stage is at least 125,000 by melting a steel material, 0.08 to 0.18 weight percent C, 0.25 weight percent or less Si, 0.90 weight percent or less Mn, 8.0 to 13.0 weight percent Cr, 2 to 3 weight percent Ni, 1.5 to 3.0 Weight percent Mo, 0.05 to 0.35 weight percent V, 0.02 to 0.20 weight percent total of at least one of the elements Nb and Ta and 0.02 to 0.10 weight percent N contains, for the production of a banquet, and by forging banana, quenching the bar by heating the bar and holding the bar at a) temperature of 1,000 to 1,100 ° C and rapid cooling of the bar, by primary tempering of the bar by heating the bar and holding the bar at a temperature of 550 to 570 ° C and cooling the billet and secondarily tempering the billet by heating the billet and holding the billet to a temperature of 560 to 590 ° C and cooling the billet to form a hardened martensite structure.
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