JP2003328702A - 蒸気タービンの内部強制冷却システム - Google Patents

蒸気タービンの内部強制冷却システム

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JP2003328702A
JP2003328702A JP2002138347A JP2002138347A JP2003328702A JP 2003328702 A JP2003328702 A JP 2003328702A JP 2002138347 A JP2002138347 A JP 2002138347A JP 2002138347 A JP2002138347 A JP 2002138347A JP 2003328702 A JP2003328702 A JP 2003328702A
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upper half
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cooling
cooling air
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Akito Iwasako
昭人 祝迫
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】蒸気タービンの外車室の上半部と下半部の温度
差により所定以上の変形が外車室に生じないようにす
る。 【解決手段】蒸気タービンを停止して真空破壊したとき
に外車室2に上半部2−1と下半部2−2の温度差が生
ずるのを防ぐ内部強制冷却システムである。中圧段20
の蒸気入口21部における外車室2の上半部2−1に冷
却空気を流入させる冷却管32を設け、この冷却管32
に、外車室2の上半部2−1と下半部2−2の温度差が
所定以上のとき開く電磁弁28を設けてあり、外車室2
の上半部2−1と下半部2−2の温度差が所定以上のと
き、冷却空気を流入させて冷却し、外車室2が温度差で
変形するのを防ぐ。また、高圧段10の蒸気入口11部
にも冷却管15を設け、その冷却管15にも外車室2の
上半部2−1と下半部2−2の温度差が所定以上のとき
開く電磁弁16を設けてある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、蒸気タービンにお
いて、タービン停止時に、車室の上半部と下半部に生ず
る温度差を低減するようにした蒸気タービンの内部強制
冷却システムに関する。
【0002】
【従来の技術】蒸気タービンの外車室は、水平フランジ
継手面を基準として上側半分の領域に配置された上半部
と、下側半分に配置された下半部を前記水平フランジ継
手面においてボルトとナットで締結して構成されてい
る。蒸気タービンにあっては、所定の運転を行った後に
運転を停止し真空破壊すると、外車室の内部空気の対流
は温度の高い部分が上方に移動して停滞することになる
ので、上半部の温度が下半部の温度よりも高くなる。
【0003】この上半部と下半部との温度差が大きくな
ると、外車室を構成する上半部と下半部の軸方向の伸び
差により外車室が上側に向けて凸状に反り、静止部と回
転部とのクリアランスが狭くなり、その結果、最悪の場
合には前記静止部と回転部との接触が生じ、損傷に至る
場合がある。
【0004】このような静止部と回転部との接触、そし
て損傷に至る危険性を防止すべく、従来は蒸気タービン
を停止する際に予め蒸気条件を下げタービン全体の保有
熱量を下げた後に停止する運転方法、すなわち強制冷却
停止運転などが行われていた。
【0005】この強制冷却停止運転を行えば、車室全体
のメタル温度レベルが下がり、それに伴い上下温度差の
レベルも低くなるが、この方法によれば停止に至るまで
に要する蒸気条件を下げ低温運転の時間が長くなり、燃
料を余分に消費するため燃料費が嵩むという問題があっ
た。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、蒸気タービ
ンにおいて、タービンを停止して外車室内を真空破壊し
たときに、外車室の上半部と下半部の温度差により所定
以上の変形が外車室に生じないようにした蒸気タービン
の内部強制冷却システムを提供することを課題としてい
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するため、蒸気タービンを停止して真空破壊したときに
外車室に上半部と下半部の温度差が生ずるのを防ぐよう
外車室の上半部内に冷却空気を流入させる蒸気タービン
の内部強制冷却システムであって、同システムは、中圧
段の蒸気入口部における外車室の上半部に前記冷却空気
を流入させる冷却管を有し、同冷却管に外車室の上半部
と下半部の温度差が所定以上のとき開く電磁弁を設けた
蒸気タービンの内部強制冷却システムを提供する。
【0008】このように構成した本発明の蒸気タービン
の内部強制冷却システムによれば、外車室の上半部と下
半部の温度を検知し、その温度差が所定以上のときに中
圧段の蒸気入口部に冷却空気を流入させるよう電磁弁が
自動的に開いて、外車室において上半部と下半部で最も
温度差が生じ易い部分である中圧段の蒸気入口部に冷却
空気を流入させて冷却し、外車室が上半部と下半部との
間の温度差で変形するのを防ぐ。こうして本発明によれ
ば、外車室の熱変形を効率的に、かつ、的確に防止する
ことができる蒸気タービンの内部強制冷却システムを提
供することができる。
【0009】以上説明した本発明による蒸気タービンの
内部強制冷却システムにおいて、中圧段の蒸気入口部に
対する冷却空気の流入に加え、外車室における高圧段の
蒸気入口部における外車室の上半部にも前記冷却空気を
流入させる冷却管を設け、同冷却管に外車室の上半部と
下半部の温度差が所定以上のとき開く電磁弁を設けた構
成を採用すると、中圧段における外車室の上下半部間の
温度差による熱変形防止に加え、高圧段における外車室
の上下半部間の温度差による熱変形を防止することがで
きるシステムとなって好ましい。
【0010】更に、以上説明した本発明による蒸気ター
ビンの内部強制冷却システムにおいて、中圧段の蒸気入
口部へ導入し中圧段の蒸気入口部を冷却した後の冷却空
気を高圧段の蒸気出口側の外車室上半部に循環するよう
に構成すると、外車室の高圧段の蒸気出口部における外
車室の上半部も冷却空気によって冷却され、外車室が上
下半部の温度差によって変形するのを更に効果的に防止
しうるものとなって好ましい。しかも、この場合の高圧
段の蒸気出口部における外車室上半部の冷却は、中圧段
を冷却した冷却空気を利用するので、冷却空気量を増加
させることなく行うことができる。
【0011】本発明による蒸気タービンの内部強制冷却
システムにおいては、外車室の上半部に導入される冷却
空気を、その外車室の上半部の内面に沿わせて流す転向
板を設けた構成とすると、外車室の上半部の冷却を効果
的に行うことができて好ましい。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明による蒸気タービン
の内部強制冷却システムを図示した実施の一形態に基づ
いて具体的に説明する。図1は、本発明による内部強制
冷却システムが適用された蒸気タービンの全体構成を示
している。図1において、1はタービンロータ、2は外
車室で、外車室2は上半部2−1と下半部2−2に2つ
割りにされた構造となっている。
【0013】図示した蒸気タービンは、高圧段10と中
圧段20で構成されている。高圧段10に対し、蒸気は
蒸気入口11から流入して蒸気出口12から流出し、ボ
イラで再熱されたのち、中圧段20の蒸気入口21から
中圧段20に流入して蒸気出口22から流出する構成と
なっている。また、3は冷却蒸気供給管で、蒸気タービ
ンの運転時に、高圧段10から排気される蒸気の一部
を、中圧段20の外車室における蒸気入口21部分の上
半部に冷却蒸気として流すために設けられている。
【0014】図1に示した蒸気タービンにおいて、中圧
段20における蒸気入口21部の上半部には、冷却空気
の供給部が設けられており、図ではその部分をAで示し
てある。また、高圧段10における蒸気入口11部の上
半部には、冷却空気の供給部が設けられており、図では
その部分をBで示してある。
【0015】図1のA部を拡大して示す図2において、
23は外車室の上半部2−1に設けられた冷却空気供給
孔である。冷却空気供給孔23の近くの外車室の上半部
2−1の内面には、流入して来る冷却空気を外車室の上
半部2−1の内面に沿わせて流すように冷却空気の流れ
を転向させる転向板24がボルト26によって取り付け
られている。25は、既に説明したように、高圧段10
の排気蒸気を冷却蒸気として冷却蒸気供給管3から流入
させる冷却蒸気流入口である。27はサーマルシールド
で、中圧段20の蒸気入口21部における外車室2の上
半部2−1が加熱されるのを防ぐために設置されてい
る。
【0016】図1のB部を拡大して示す図3において、
13は外車室の上半部2−1に設けられた冷却空気供給
孔である。冷却空気供給孔13の近くの外車室の上半部
2−1の内面には、流入して来る冷却空気を外車室の上
半部2−1の内面に沿わせて流すように冷却空気流を転
向させる転向板14が取り付けられている。以上説明し
たように構成された冷却空気の供給部A及びBに対し、
図4及び図5に示す冷却空気供給系を経て冷却空気が供
給される。
【0017】図4において、32は冷却管で、中圧段2
0における蒸気入口21部の上半部に冷却空気を供給す
るための冷却空気供給孔23には、この冷却管32経て
冷却空気が供給されるが、冷却管32には電磁弁28が
設置されている。電磁弁28は、外車室2における上半
部2−1と下半部2−2の温度差が所定以上になると開
いて冷却空気を冷却管32へ供給するよう、温度検知器
を備えた制御系によって開閉されるように構成されてい
る。29,30は冷却管32に設けられた開閉弁を示
し、31は断熱材を示している。
【0018】次に、図5において、15は冷却管で、高
圧段10における蒸気入口11部の上半部に冷却空気を
供給するための冷却空気供給孔13には、この冷却管1
5を経て冷却空気が供給される。冷却管15には電磁弁
16が設置されている。電磁弁16は、外車室2におけ
る上半部2−1と下半部2−2の温度差が所定以上にな
ると開いて冷却空気を冷却管15へ供給するよう、温度
検知器を備えた制御系によって開閉されるように構成さ
れている。17,18は冷却管15に設けられた開閉
弁、19は断熱材を示している。
【0019】図示した蒸気タービンの内部強制冷却シス
テムは以上の構成を有しており、蒸気タービンの運転を
停止して真空破壊したときに外車室2における高圧段1
0の蒸気入口11部と中圧段20の蒸気入口21部にお
ける上半部2−1と下半部2−2のメタル温度差が所定
以上になると、それぞれ、電磁弁16,28が開かれ、
冷却空気が冷却空気供給孔13,23へと供給され、そ
れぞれ、高圧段10における蒸気入口11部の外車室2
の上半部2−1と、中圧段20における蒸気入口21部
の外車室2の上半部2−1とへそれぞれ冷却空気が供給
される。
【0020】外車室2の上半部2−1内へ供給された冷
却空気は、転向板14,24によって、外車室2の上半
部2−1の内面に沿うように流され、上半部2−1を内
面から冷却する。なお、中圧段20の冷却空気供給孔2
3から供給された冷却空気は、外車室2の上半部2−1
の内面に沿って流れて外車室2の上半部2−1を冷却し
たのち、タービン停止により冷却蒸気の供給が止まって
いる冷却蒸気供給管3を経て高圧段10の蒸気出口12
側における外車室2の上半部2−1へ循環され、高圧段
10の冷却に利用される。
【0021】以上のようにして、図示した実施形態の蒸
気タービンの内部強制冷却システムによれば、外車室2
の上半部2−1が下半部2−2よりも所定温度以上にな
らないように自動的に冷却空気による上半部2−1の冷
却が行われ、外車室2が許容値以上に変形するのを防止
することができる。検証試験の結果、蒸気タービンにお
ける変形量として、冷却前は約2mm上側に車室中心位置
がずれていたが、本発明による冷却システムを備えるこ
とによって約0.5mmまでずれを減少させることができ
た。
【0022】以上、本発明を実施の一形態に基づいて説
明したが、本発明がこの実施形態に限定されるものでは
なく、本発明の範囲内において種々の変更、変形を加え
てよいことはいうまでもない。例えば、前記した実施形
態では、上半部2−1における冷却空気の導入部に転向
板14,24を設置しているが、これは不可欠ではな
く、また、転向板の構造も図示したものに限らない。ま
た、図示したものでは、中圧段20における外車室2の
上半部2−1を冷却したあとの冷却空気を、冷却蒸気供
給管3を利用して高圧段10の蒸気出口側における外車
室2の上半部2−1を冷却するよう供給しているが、こ
れも不可欠な構成ではない。
【0023】
【発明の効果】以上のとおり、本発明は、蒸気タービン
を停止して真空破壊したときに外車室に上半部と下半部
の温度差が生ずるのを防ぐよう外車室の上半部内に冷却
空気を流入させる蒸気タービンの内部強制冷却システム
であって、外車室における中圧段の蒸気入口部における
外車室の上半部に前記冷却空気を流入させる冷却管を有
し、同冷却管に外車室の上半部と下半部の温度差が所定
以上のときに開く電磁弁を設けた蒸気タービンの内部強
制冷却システムを提供する。
【0024】本発明の蒸気タービンの内部強制冷却シス
テムによれば、外車室の上半部と下半部の温度を検知
し、その温度差が所定以上のときに中圧段の蒸気入口部
に冷却空気を流入させるよう電磁弁が自動的に開いて、
外車室において上半部と下半部で最も温度差が生じ易い
部分である中圧段の蒸気入口部に流入される冷却空気に
よって冷却し、外車室が上半部と下半部との間の温度差
で変形するのを防ぎ、外車室の熱変形を効果的に、か
つ、的確に防止することができる。
【0025】本発明による蒸気タービンの内部強制冷却
システムにおいて、中圧段の蒸気入口部に対する冷却空
気の流入に加え、高圧段の蒸気入口部における外車室の
上半部と下半部の温度差が所定以上のとき、高圧段の蒸
気入口部における外車室の上半部にも前記冷却空気を流
入させる電磁弁を有する構成としたものでは、中圧段に
おける外車室の上下半部間の温度差による熱変形防止に
加え、高圧段における外車室の上下半部間の温度差によ
る熱変形を更に効果的に防止することができる。
【0026】更に、本発明による蒸気タービンの内部強
制冷却システムにおいて、中圧段の蒸気入口部へ導入し
中圧段の蒸気入口部を冷却した後の冷却空気を、高圧段
の蒸気出口側の外車室上半部に循環するように構成した
ものでは、外車室の高圧段の蒸気出口部における外車室
の上半部も冷却空気によって冷却され、外車室が上下半
部の温度差によって変形するのを更に効果的に防止しう
る。この場合の高圧段の蒸気出口部における外車室上半
部の冷却は、中圧段を冷却した冷却空気を利用している
ので冷却空気量を増加させることなく行うことができ
る。
【0027】本発明による蒸気タービンの内部強制冷却
システムにおいて、前記したように外車室の上半部に導
入される冷却空気を、その外車室の上半部の内面に沿わ
せて流す転向板を設けた構成としたものでは、外車室の
上半部の冷却を効果的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態による内部強制冷却シス
テムを備えた蒸気タービンを示す縦断面図。
【図2】図1における中圧段に対する冷却空気の供給部
Aの拡大断面図。
【図3】図1における高圧段に対する冷却空気の供給部
Bの拡大断面図。
【図4】図1における中圧段に対する冷却空気の供給部
Aの拡大断面図で、図2のA−A線に沿う断面図。
【図5】図1における高圧段に対する冷却空気の供給部
Bの拡大断面図で、図3のB−B線に沿う断面図。
【符号の説明】
1 タービンロータ 2 外車室 2−1 上半部 2−2 下半部 3 冷却蒸気供給管 10 高圧段 11 蒸気入口 12 蒸気出口 13 冷却空気供給孔 14 転向板 15 冷却管 16 電磁弁 17 開閉弁 18 開閉弁 19 断熱材 20 中圧段 21 蒸気入口 22 蒸気出口 23 冷却空気供給孔 24 転向板 25 冷却蒸気流入口 26 ボルト 27 サーマルシールド 28 電磁弁 29 開閉弁 30 開閉弁 31 断熱材 32 冷却管

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】蒸気タービンを停止して真空破壊したとき
    に外車室の上半部と下半部に温度差が生ずるのを防ぐよ
    う外車室の上半部内に冷却空気を流入させる蒸気タービ
    ンの内部強制冷却システムであって、同システムは、中
    圧段の蒸気入口部における外車室の上半部に前記冷却空
    気を流入させる冷却管を有し、同冷却管に外車室の上半
    部と下半部の温度差が所定以上のときに開く電磁弁を設
    けたことを特徴とする蒸気タービンの内部強制冷却シス
    テム。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の蒸気タービンの内部強制
    冷却システムにおいて、前記外車室における高圧段の蒸
    気入口部における外車室の上半部にも冷却空気を流入さ
    せる冷却管を有し、同冷却管に外車室の上半部と下半部
    の温度差が所定以上のときに開く電磁弁を設けたことを
    特徴とする蒸気タービンの内部強制冷却システム。
  3. 【請求項3】前記中圧段の蒸気入口部に導入された冷却
    空気を高圧段の蒸気出口部における外車室の上半部へ循
    環するように構成したことを特徴とする請求項1又は2
    に記載の蒸気タービンの内部強制冷却システム。
  4. 【請求項4】前記外車室の上半部に導入される冷却空気
    を外車室の上半部の内面に沿わせて流す転向板を設けた
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の蒸気タービン
    の内部強制冷却システム。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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