JP2004011609A - 蒸気タービン - Google Patents
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Abstract
【課題】排気段のタービン動翼の翼長の長短に左右されることなくタービン排気室の形状を自由に形成できる蒸気タービンを提供する。
【解決手段】本発明に係る蒸気タービンは、高圧タービン段落部１６と中圧タービン段落部１７とを一つのタービンケーシング１８に収容し、高圧タービン段落部１６のうち、排気段３２と曲面状に形成されたタービンケーシング中間部２８とで高圧タービン排気室２９を形成する蒸気タービンにおいて、排気段３２の出口側とタービンケーシング中間部２８に設けたパッキンヘッド３４との間にパッキンヘッド突出し部３５を備える。
【選択図】 図１
【解決手段】本発明に係る蒸気タービンは、高圧タービン段落部１６と中圧タービン段落部１７とを一つのタービンケーシング１８に収容し、高圧タービン段落部１６のうち、排気段３２と曲面状に形成されたタービンケーシング中間部２８とで高圧タービン排気室２９を形成する蒸気タービンにおいて、排気段３２の出口側とタービンケーシング中間部２８に設けたパッキンヘッド３４との間にパッキンヘッド突出し部３５を備える。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧タービン段落部と中圧タービン段落部とを一つのタービンケーシング内に収容して高中圧一体化した蒸気タービンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、蒸気タービンは、蒸気が高圧側から低圧側に流れるに連れ、比容積が大きくなるため、低圧側で広い環状面積を確保しなければならないことや、高圧側と低圧側とで蒸気温度が異なり、タービンロータ（タービン回転軸）材に要求されている特性が異なる等の理由から、高温部、低温部のそれぞれを別々のタービンケーシングに収容させていた。
【０００３】
タービンケーシングは、高圧タービン段落部を収容する高圧タービンケーシング、中圧タービン段落部を収容する中圧タービンケーシング、低圧タービン段落部を収容する低圧タービンケーシングのそれぞれに分割し、分割した各タービンケーシングを一列に並べた、いわゆるタンデムコンパウンド（単軸くし形）型式にしている。
【０００４】
高、中、低圧の各タービンケーシングをタンデムコンパウンドの一列配置にすると、単機容量が大きくなるに連れ、全長が約３０ｍ以上のスパンになり、広い設置面積の確保が必要になってくる。
【０００５】
しかし、技術開発の結果、高圧側で高温強度が保証でき、低圧側で常温強度と靭性とが確保できるタービンロータの実現により、蒸気タービンは、高圧タービン段落部と中圧タービン段落部とを一つのタービンケーシングに収容させ、設置面積を少なくさせる、いわゆる高中圧一体化を実用化した。高中圧一体化した蒸気タービンは、最近、脚光を浴びているコンバインドサイクル発電プラントにもより多く採用されている。
【０００６】
ところで、高圧タービン段落部を中圧タービン段落部に連通させる高圧タービン排気室は、高圧タービン段落部の排気段（最終段落）から出る蒸気の持つ速度エネルギの一部を圧力エネルギに回復させるとともに、圧力損失を低く抑えてタービン内部効率を向上させることが求められている。このため、高圧タービン排気室は、その形状如何によってタービン排気性能向上に悪影響を与えることがある。
【０００７】
図１１は、高中圧一体の蒸気タービンのうち、高圧タービン段落部を中圧タービン段落部に連通させる高圧タービン排気室を抜き出した部分概念図である。
【０００８】
高圧タービン排気室１は、高圧タービン段落部２のうち、排気段（最終段落）３と鋳鋼製の中間タービンケーシング４とで形成されている。
【０００９】
高圧タービン段落部２の排気段３は、ダイアフラム外輪５とダイアフラム内輪６とで支持されるタービンノズル７と、タービンロータ８に植設されるタービン動翼９とを組み合せた構成になっている。なお、タービンノズル７を支持するダイアフラム外輪５は、鋳鋼製のタービンケーシング１０に係合させている。
【００１０】
一方、中間タービンケーシング４は、曲率Ｒを持つ曲面に形成し、排気段３から出る蒸気ＳＴを良好に中圧タービン段落部（図示せず）に案内させるとともに、底部側にタービンロータ８に対峙させ、パッキンヘッド１１で支持されるシールフィン１２を設け、排気段３から出る蒸気の漏出を防止している。
【００１１】
また、別の型式の高中圧一体の蒸気タービンに適用される高圧タービン排気室１は、図１２に示すように、上述構成の高圧タービン段落部２の排気段（最終段落）３、中間タービンケーシング４のほかにスチームガイド１３を備えている。
【００１２】
このスチームガイド１３は、流路を形成する壁面を曲面状にし、排気段３のタービン動翼９の先端部分から出る蒸気を良好に低圧タービン段落部（図示せず）に案内させるように構成されている。
【００１３】
このように、高中圧一体の蒸気タービンに適用する高圧タービン排気室１は、流路を形成する流路壁を曲面状にし、蒸気の流れを良好にし、タービン排気損失を少なくさせ、タービン排気性能の向上に寄与している。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
図１１および図１２に示した高中圧一体の蒸気タービンに適用する高圧タービン排気室１は、排気段３や曲面状に形成する中間タービンケーシング４で形成し、蒸気の持つ速度エネルギを圧力エネルギに回復させている。
【００１５】
しかし、排気段３や曲面状の中間タービンケーシング４で形成される高圧タービン排気室１は、その形状が排気段３のタービン動翼９の長短翼により一義的に定められている。
【００１６】
このため、高圧タービン排気室１は、排気段３のタービン動翼９の翼長が設計出力に応じて長短変動すると、その都度、その形状を設計変更しなければならない不具合、不都合があった。特に、排気段３のタービン動翼９の翼長が大きくなってくると、広いスペースを確保することができないだけに、曲面状の中間タービンケーシング４等で高圧タービン排気室１を形成し、蒸気に圧力エネルギを回復させることに自ずと限界があった。
【００１７】
本発明は、このような事情に基づいてなされたもので、排気段のタービン動翼の翼長の長短に左右されることなくタービン排気室の形状を自由に形成できる蒸気タービンを提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項１に記載したように、高圧タービン段落部と中圧タービン段落部とを一つのタービンケーシングに収容し、前記高圧タービン段落部のうち、排気段と曲面状に形成された中間タービンケーシングとで高圧タービン排気室を形成する蒸気タービンにおいて、前記排気段の出口側と前記中間タービンケーシングに設けたパッキンヘッドとの間にパッキンヘッド突出し部を備えたものである。
【００１９】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項２に記載したように、パッキンヘッド突出し部は、傾斜角αを持つ直線状の辺に形成したものである。
【００２０】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項３に記載したように、傾斜角αは、０°≦α≦８０°の範囲に設定したものである。
【００２１】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項４に記載したように、パッキンヘッド突出し部は、底部側および頂部側のそれぞれに異なった傾斜角α１，α２を持つ直線状の辺に形成したものである。
【００２２】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項５に記載したように、底部側および頂部側のそれぞれに異なった傾斜角α１，α２は、α１＜α２に設定したものである。
【００２３】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項６に記載したように、底部側の傾斜角α１は、０°≦α１≦８０°の範囲に設定する一方、頂部側の傾斜角α２は、３０°≦α２≦８０°の範囲に設定したものである。
【００２４】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項７に記載したように、パッキンヘッド突出し部は、曲面状の片に形成したものである。
【００２５】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項８に記載したように、曲面状の片は、曲率Ｒ１を、５０ｍｍ≦Ｒ１≦３００ｍｍの範囲に設定したものである。
【００２６】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項９に記載したように、高圧タービン段落部と中圧タービン段落部とを一つのタービンケーシングに収容し、前記高圧タービン段落部のうち、排気段と平面状に形成された中間タービンケーシングとで高圧タービン排気室を形成する蒸気タービンにおいて、前記高圧タービン排気室を形成する中間タービンケーシングに設けるパッキンヘッドに一体製作する先端部を、傾斜角を持つ直線状の辺に形成したものである。
【００２７】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項１０に記載したように、高圧タービン段落部と中圧タービン段落部とを一つのタービンケーシングに収容し、前記高圧タービン段落部のうち、排気段と平面状に形成された中間タービンケーシングとで高圧タービン排気室を形成する蒸気タービンにおいて、前記高圧タービン排気室を形成する中間タービンケーシングに設けるパッキンヘッドに一体製作する先端部を、異なった傾斜角を持つ直線状の辺に形成したものである。
【００２８】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項１１に記載したように、高圧タービン段落部と中圧タービン段落部とを一つのタービンケーシングに収容し、前記高圧タービン段落部のうち、排気段と平面状に形成された中間タービンケーシングとで高圧タービン排気室を形成する蒸気タービンにおいて、前記高圧タービン排気室を形成する中間タービンケーシングに設けるパッキンヘッドに一体製作する先端部を、曲面状の辺に形成したものである。
【００２９】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項１２に記載したように、高圧タービン段落部と中圧タービン段落部とを一つのタービンケーシングに収容し、前記高圧タービン段落部のうち、排気段と平面状に形成された中間タービンケーシングとで高圧タービン排気室を形成する蒸気タービンにおいて、前記高圧タービン排気室を形成する中間タービンケーシングに設けるパッキンヘッドに一体製作する先端部を、異なる曲率を持つ曲面状の辺に形成したものである。
【００３０】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項１３に記載したように、異なる曲率を持つ曲面状の辺に形成したパッキンヘッドと一体製作する先端部は、底部側の曲率をＲ３とし、頂部側の曲率をＲ４とするとき、Ｒ３＜Ｒ４に設定したものである。
【００３１】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項１４に記載したように、底部側の曲率Ｒ３および頂部側の曲率Ｒ４は、ともに、５０ｍｍ≦Ｒ３，Ｒ４≦３００ｍｍの範囲に設定したものである。
【００３２】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項１５に記載したように、高圧タービン段落部と中圧タービン段落部とを一つのタービンケーシングに収容し、前記中圧タービン段落部のうち、排気段およびスチームガイドとタービンケーシングとで中圧タービン排気室を形成する蒸気タービンにおいて、前記中圧タービン排気室を形成する排気段に設けたダイアフラム外輪に、ダイアフラム外輪突出し部を備えたものである。
【００３３】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項１６に記載したように、ダイアフラム外輪突出し部は、拡開辺を備えたものである。
【００３４】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項１７に記載したように、ダイアフラム外輪突出し部は、曲面辺を備えたものである。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る蒸気タービンの実施形態を図面および図面に付した符号を引用して説明する。
【００３６】
図１は、高中圧一体化する本発明に係る蒸気タービンを示す縦断面図である。
【００３７】
本実施形態に係る蒸気タービンは、一つの高中圧一体タービンロータ（タービン回転軸）１５に高圧タービン段落部１６と中圧タービン段落部１７とを備え、高中圧タービン段落部１６，１７を備えた高中圧一体タービンロータ１５を一つのタービンケーシング１８に収容させたものである。
【００３８】
高中圧一体タービンロータ１５に備える高圧タービン段落部１６は、タービンノズル１９とタービン動翼２０とを組み合わせて対にし、この対として組み合せたタービンノズル１９およびタービン動翼２０を軸方向に列状に複数配置している。
【００３９】
また、高中圧一体タービンロータ１５に備える中圧タービン段落部１７も、上述の高圧タービン段落部１６と同様に、対として組合せたタービンノズル２１およびタービン動翼２２を軸方向に列状に複数配置している。
【００４０】
また、高中圧一体タービンロータ１５は、その両端部を、基礎台２３ａ，２３ｂに設置するジャーナル軸受２４ａ，２４ｂにより軸支されている。
【００４１】
一方、高中圧一体タービンロータ１５を収容するタービンケーシング１８は、タービンケーシング高圧部２５とタービンケーシング中圧部２６とに区分され、タービンケーシング高圧部２５の入口側に複数の主蒸気入口管２７ａ，２７ｂを備えるとともに、タービンケーシング高圧部２５、タービンケーシング中圧部２６およびタービンケーシング中間部２８で形成する高圧タービン排気室２９の出口に複数の抽気加減弁３０ａ，３０ｂを備える一方、タービンケーシング中圧部２６における出口側のスチームガイド３１ａに中圧タービン排気室３１を形成している。
【００４２】
このような構成を備える高中圧一体の蒸気タービンにおいて、本実施形態は、図２に示すように、高圧タービン段落部１６のうち、排気段（最終段落）３２におけるタービン動翼２０を植設する高中圧一体タービンロータ１５のディスク３３の半径ａの高さ位置に向って、タービンケーシング中間部２８の底部に設けたラビリンスフィン３４ａを備えるパッキンヘッド３４と別体にまたは一体に製作するパッキンヘッド突出し部３５を介装して高圧タービン排気室２９を形成したものである。
【００４３】
このパッキンヘッド突出し部３５は、傾斜角αを持つ直線状の辺３６にし、高中圧一体タービンロータ１５のディスク３３の半径ａの高さ位置とタービンケーシング中間部２８の曲率Ｒの曲線３７との間を滑らかにつなぎ高圧タービン排気室２９を形成する。
【００４４】
また、パッキンヘッド突出し部３５の辺３６は、傾斜角αを、０°≦α≦８０°の範囲に設定する。この傾斜角αの範囲は、排気段３２のタービン動翼２０の翼長の長短変動に影響を受けることなくかつタービン排気性能を低下させない高圧タービン排気室２９を形成できる好ましい適用範囲である。
【００４５】
このように、本実施形態は、タービンケーシング中間部２８のパッキンヘッド３４に傾斜角αの直線状の辺３６を持つパッキンヘッド突出し部３５を設け、排気段３２のタービン動翼２０の翼長の長短変動に影響を受けることなく高圧タービン排気室２９を形成するので、タービンケーシング１８を設計変更することなく、そのまま流用することができ、タービン排気性能を低下することなくコストの削減を図ることができる。
【００４６】
図３は、本発明に係る蒸気タービンの第２実施形態を示す部分概念図である。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を付す。
【００４７】
本実施形態に係る蒸気タービンは、高圧タービン段落部１６のうち、排気段３２におけるタービン動翼２０を植設する高中圧一体タービンロータ１５のディスク３３の半径ａの高さ位置に向って、タービンケーシング中間部２８の底部に設けたパッキンヘッド３４と別体にもしくは一体に製作するパッキンヘッド突出し部３５を備えて高圧タービン排気室２９を形成したものである。
【００４８】
このパッキンヘッド突出し部３５は、底部側の傾斜角α１＜頂部側の傾斜角α２とする異なる２つの傾斜α１，α２を持つ屈折直線状の辺３６にし、高中圧一体タービンロータ１５のディスク３３の半径ａの高さ位置とタービンケーシング中間部２８の曲率Ｒの曲面３７との間を滑らかにつなぎ高圧タービン排気室２９を形成する。
【００４９】
またパッキンヘッド突出し部３５の辺３６は、底部側の傾斜角α１を、０°≦α１≦８０°の範囲にし、頂部側の傾斜角α２を、３０≦α２≦８０°の範囲に設定する。これら異なる２つの傾斜角α１，α２のそれぞれの範囲は、排気段３２のタービン動翼２０の長短変動に影響を受けることなくかつタービン排気性能を低下させない高圧タービン排気室２９を形成できる好ましい適用範囲である。
【００５０】
このように、本実施形態は、タービンケーシング中間部２８のパッキンヘッド３４に、異なる２つの傾斜角α１，α２の直線状の辺３６を持つパッキンヘッド突出し部３５を設け、排気段３２のタービン動翼２０の翼長の長短変動に影響を受けることなく高圧タービン排気室２９を形成するので、タービンケーシング１８を設計変更することなくそのまま流用することができ、タービン排気性能を低下させることなくコストの削減を図ることができる。
【００５１】
図４は、本発明に係る蒸気タービンの第３実施形態を示す部分概念図である。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を付す。
【００５２】
本実施形態に係る蒸気タービンは、高圧タービン段落部１６のうち、排気段３２におけるタービン動翼２０を植設する高中圧一体タービンロータ１５のディスク３３の半径ａの高さ位置に向って、タービンケーシング中間部２８の底部に設けたパッキンヘッド３４と別体にもしくは一体に製作するパッキンヘッド突出し部３５を備えて高圧タービン排気室２９を形成したものである。
【００５３】
このパッキンヘッド突出し部３５は、曲率Ｒ１を持つ曲面状の辺３７ａにし、高中圧一体タービンロータ１５のディスク３３の半径ａの高さ位置とタービンケーシング中間部２８の曲率Ｒの曲面３７との間を滑らかにして高圧タービン排気室２９を形成する。
【００５４】
また、パッキンヘッド突出し部３５の曲面状の辺３７ａは、曲率Ｒ１を、５０ｍｍ≦Ｒ１≦３００ｍｍの範囲に設定する。この、曲率Ｒ１の範囲は、排気段３２のタービン動翼２０の長短変動に影響を受けることなくかつタービン排気性能を低下させない高圧タービン排気室２９を形成できる好ましい適用範囲である。
【００５５】
このように、本実施形態は、タービンケーシング中間部２８のパッキンヘッド３４に、曲率Ｒ１の曲面状の辺３７ａを持つパッキンヘッド突出し部３５を設け、排気段３２のタービン動翼２０の翼長の長短変動に影響を受けることなく高圧タービン排気室２９を形成するので、タービンケーシング１８を設計変更することなくそのまま流用することができ、タービン排気性能を低下させることなくコストの削減を図ることができる。
【００５６】
図５は、本発明に係る蒸気タービンの第４実施形態を示す部分概念図である。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を付す。
【００５７】
本実施形態に係る蒸気タービンは、高圧タービン段落部１６のうち、排気段３２におけるタービン動翼２０を植設する高中圧一体タービンロータ１５のディスク３３の半径ａの高さ位置に向って、タービンケーシング中間部２８の底部に設けたパッキンヘッド３４と一体製作する先端部３８を、傾斜角αを持つ直線状の辺３６にして高圧タービン排気室２９を形成したものである。
【００５８】
このように、本実施形態は、タービンケーシング中間部２８のパッキンヘッド３４と一体製作する先端部３８を、傾斜角αを持つ直線状の辺３６にし、排気段３２のタービン動翼２０の翼長の長短変動に影響を受けることなく高圧タービン排気室２９を形成するので、タービンケーシング１８を設計変更することなくそのまま流用することができ、タービン排気性能を低下させることなくコストの削減を図ることができる。
【００５９】
図６は、本発明に係る蒸気タービンの第５実施形態を示す部分概念図である。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を付す。
【００６０】
本実施形態に係る蒸気タービンは、高圧タービン段落部１６のうち、排気段３２におけるタービン動翼２０を植設する高中圧一体タービンロータ１５のディスク３３の半径ａの高さ位置に向って、タービンケーシング中間部２８の底部に設けたパッキンヘッド３４と一体製作する先端部３８を、異なる２つの傾斜角α１，α２を持つ直線状の辺３６にして高圧タービン排気室２９を形成したものである。
【００６１】
このように、本実施形態は、タービンケーシング中間部２８のパッキンヘッド３４と一体製作する先端部３８を、異なる２つの傾斜角α１，α２を持つ直線状の辺３６にし、排気段３２のタービン動翼２０の翼長の長短変動に影響を受けることなく高圧タービン排気室２９を形成するので、タービンケーシング１８を設計変更することなくそのまま流用することができ、タービン排気性能を低下させることなくコストの削減を図ることができる。
【００６２】
図７は、本発明に係る蒸気タービンの第６実施形態を示す部分概念図である。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を付す。
【００６３】
本実施形態に係る蒸気タービンは、高圧タービン段落部１６のうち、排気段３２におけるタービン動翼２０を植設する高中圧一体タービンロータ１５のディスク３３の半径ａの高さ位置に向って、タービンケーシング中間部２８の底部に設けたパッキンヘッド３４と一体製作する先端部３８を、曲率Ｒ２を持つ曲面状の辺３７ａにして高圧タービン排気室２９を形成したものである。
【００６４】
このように、本実施形態は、タービンケーシング中間部２８のパッキンヘッド３４と一体製作する先端部３８を、曲率Ｒ２を持つ曲面状の辺３７ａにし、排気段３２のタービン動翼２０の翼長の長短変動に影響を受けることなく高圧タービン排気室２９を形成するので、タービンケーシング１８を設計変更することなくそのまま流用することができ、タービン排気性能を低下させることなくコストの削減を図ることができる。
【００６５】
図８は、本発明に係る蒸気タービンの第７実施形態を示す部分概念図である。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を付す。
【００６６】
本実施形態に係る蒸気タービンは、高圧タービン段落部１６のうち、排気段３２におけるタービン動翼２０を植設する高中圧一体タービンロータ１５のディスク３３の半径ａの高さ位置に向って、タービンケーシング中間部２８の底部に設けたパッキンヘッド３４と一体製作する先端部３８を、異なる２つの曲率Ｒ３，Ｒ４を持つ曲面状の辺３７にして高圧タービン排気室２９を形成したものである。
【００６７】
これら異なる２つの曲率Ｒ３，Ｒ４は、底部側の曲率Ｒ３＜頂部側の曲率Ｒ４に設定される。また、これら異なる２つの曲率Ｒ３，Ｒ４は、底部側のＲ３および頂部側の曲率Ｒ４のそれぞれを、５０ｍｍ≦Ｒ３，Ｒ４≦３００ｍｍの範囲に設定する。
【００６８】
このように、本実施形態は、タービンケーシング中間部２８のパッキンヘッド３４と一体製作する先端部３８を、異なる２つの曲率Ｒ３，Ｒ４を持つ曲面状の辺３７にし、排気段３２のタービン動翼２０の長短変動に影響を受けることなく高圧タービン排気室２９を形成するので、タービンケーシング１８を設計変更することなくそのまま流用することができ、タービン排気性能を低下させることなくコストの削減を図ることができる。
【００６９】
図９は、本発明に係る蒸気タービンの第８実施形態を示す部分概念図である。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を付す。
【００７０】
本実施形態に係る蒸気タービンは、中圧タービン段落部１７のうち、排気段（最終段落）４４におけるタービンノズル２１を支持するダイアフラム外輪３９と別体で製作するダイアフラム外輪突出し部４０を備え、スチームガイド４１およびタービンケーシング１８とともに中圧タービン排気室３１を形成したものである。
【００７１】
このダイアフラム外輪突出し部４０は、蒸気ＳＴの流れに沿って直線状に拡開する拡開辺４２にして高圧タービン排気室２９を形成する。
【００７２】
このように、本実施形態は、排気段４４におけるタービンノズル２１を支持するダイアフラム外輪３９に、拡開辺４２を持つダイアフラム外輪突出し部４０を設け、排気段４４のタービン動翼２２の翼長の長短変動に影響を受けることなく中圧タービン排気室３１を形成するので、タービンケーシング１８を設計変更することなくそのまま流用することができ、タービン排気性能を低下させることなくコストの削減を図ることができる。
【００７３】
図１０は、本発明に係る蒸気タービンの第９実施形態を示す部分概念図である。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を付す。
【００７４】
本実施形態に係る蒸気タービンは、高圧タービン段落部１６のうち、排気段３２におけるタービンノズル２１を支持するダイアフラム外輪３９と別体で製作するダイアフラム外輪突出し部４０を備え、スチームガイド４１とともに高圧タービン排気室２９を形成したものである。
【００７５】
このダイアフラム外輪突出し部４０は、蒸気ＳＴの流れに沿って曲面状に形成する曲面辺４３にして中圧タービン排気室３１を形成する。
【００７６】
このように、本実施形態は、排気段４４におけるタービンノズル２１を支持するダイアフラム外輪３９に、曲面辺４３を持つダイアフラム外輪突出し部４０を設け、排気段４４のタービン動翼２２の翼長の長短変動に影響を受けることなく中圧タービン排気室３１を形成するので、タービンケーシング１８を設計変更することなくそのまま流用することができ、タービン排気性能を低下させることなくコストの削減を図ることができる。
【００７７】
【発明の効果】
以上の説明のとおり、本発明に係る蒸気タービンは、高圧タービン段落部および中圧タービン段落部のうち、排気段とタービンケーシングとで高中圧タービン排気室を形成する際、パッキンヘッドおよびタービンダイアフラム外輪を可変にする手段を設けているので、排気段のタービン動翼の翼長に長短変動があってもタービンケーシングを設計変更することなく容易に高中圧タービン排気室を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】高中圧一体化する本発明に係る蒸気タービンの第１実施形態を示す縦断面図。
【図２】図１から抜き出した高圧タービン排気室を示す部分概念図。
【図３】本発明に係る蒸気タービンの第２実施形態を示す部分概念図。
【図４】本発明に係る蒸気タービンの第３実施形態を示す部分概念図。
【図５】本発明に係る蒸気タービンの第４実施形態を示す部分概念図。
【図６】本発明に係る蒸気タービンの第５実施形態を示す部分概念図。
【図７】本発明に係る蒸気タービンの第６実施形態を示す部分概念図。
【図８】本発明に係る蒸気タービンの第７実施形態を示す部分概念図。
【図９】本発明に係る蒸気タービンの第８実施形態を示す部分概念図。
【図１０】本発明に係る蒸気タービンの第９実施形態を示す部分概念図。
【図１１】従来の高中圧一体の蒸気タービンのうち、高圧タービン段落部を中圧タービン段落部に連通させる高圧タービン排気室を抜き出した部分概念図。
【図１２】従来の高中圧一体の蒸気タービンのうち、高圧タービン段落部を中圧タービン段落部に連通させる他の高圧タービン排気室を抜き出した部分概念図。
【符号の説明】
１ 高圧タービン排気室
２ 高圧タービン段落部
３ 排気段
４ 中間タービンケーシング
５ ダイアフラム外輪
６ ダイアフラム内輪
７ タービンノズル
８ タービンロータ
９ タービン動翼
１０ タービンケーシング
１１ パッキンヘッド
１２ シールフィン
１３ スチームガイド
１５ 高中圧一体タービンロータ
１６ 高圧タービン段落部
１７ 中圧タービン段落部
１８ タービンケーシング
１９ タービンノズル
２０ タービン動翼
２１ タービンノズル
２２ タービン動翼
２３ａ，２３ｂ 基礎台
２４ａ，２４ｂ ジャーナル軸受
２５ タービンケーシング高圧部
２６ タービンケーシング中圧部
２７ａ，２７ｂ 主蒸気入口管
２８ タービンケーシング中間部
２９ 高圧タービン排気室
３０ａ，３０ｂ 抽気加減弁
３１ 中圧タービン排気室
３２ 排気段
３３ ディスク
３４ パッキンヘッド
３４ａ ラビリンスフィン
３５ パッキンヘッド突出し部
３６ 辺
３７，３７ａ 辺
３８ 先端部
３９ ダイアフラム外輪
４０ ダイアフラム外輪突出し部
４１ スチームガイド
４２ 拡開辺
４３ 曲面辺
４４ 排気段
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧タービン段落部と中圧タービン段落部とを一つのタービンケーシング内に収容して高中圧一体化した蒸気タービンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、蒸気タービンは、蒸気が高圧側から低圧側に流れるに連れ、比容積が大きくなるため、低圧側で広い環状面積を確保しなければならないことや、高圧側と低圧側とで蒸気温度が異なり、タービンロータ（タービン回転軸）材に要求されている特性が異なる等の理由から、高温部、低温部のそれぞれを別々のタービンケーシングに収容させていた。
【０００３】
タービンケーシングは、高圧タービン段落部を収容する高圧タービンケーシング、中圧タービン段落部を収容する中圧タービンケーシング、低圧タービン段落部を収容する低圧タービンケーシングのそれぞれに分割し、分割した各タービンケーシングを一列に並べた、いわゆるタンデムコンパウンド（単軸くし形）型式にしている。
【０００４】
高、中、低圧の各タービンケーシングをタンデムコンパウンドの一列配置にすると、単機容量が大きくなるに連れ、全長が約３０ｍ以上のスパンになり、広い設置面積の確保が必要になってくる。
【０００５】
しかし、技術開発の結果、高圧側で高温強度が保証でき、低圧側で常温強度と靭性とが確保できるタービンロータの実現により、蒸気タービンは、高圧タービン段落部と中圧タービン段落部とを一つのタービンケーシングに収容させ、設置面積を少なくさせる、いわゆる高中圧一体化を実用化した。高中圧一体化した蒸気タービンは、最近、脚光を浴びているコンバインドサイクル発電プラントにもより多く採用されている。
【０００６】
ところで、高圧タービン段落部を中圧タービン段落部に連通させる高圧タービン排気室は、高圧タービン段落部の排気段（最終段落）から出る蒸気の持つ速度エネルギの一部を圧力エネルギに回復させるとともに、圧力損失を低く抑えてタービン内部効率を向上させることが求められている。このため、高圧タービン排気室は、その形状如何によってタービン排気性能向上に悪影響を与えることがある。
【０００７】
図１１は、高中圧一体の蒸気タービンのうち、高圧タービン段落部を中圧タービン段落部に連通させる高圧タービン排気室を抜き出した部分概念図である。
【０００８】
高圧タービン排気室１は、高圧タービン段落部２のうち、排気段（最終段落）３と鋳鋼製の中間タービンケーシング４とで形成されている。
【０００９】
高圧タービン段落部２の排気段３は、ダイアフラム外輪５とダイアフラム内輪６とで支持されるタービンノズル７と、タービンロータ８に植設されるタービン動翼９とを組み合せた構成になっている。なお、タービンノズル７を支持するダイアフラム外輪５は、鋳鋼製のタービンケーシング１０に係合させている。
【００１０】
一方、中間タービンケーシング４は、曲率Ｒを持つ曲面に形成し、排気段３から出る蒸気ＳＴを良好に中圧タービン段落部（図示せず）に案内させるとともに、底部側にタービンロータ８に対峙させ、パッキンヘッド１１で支持されるシールフィン１２を設け、排気段３から出る蒸気の漏出を防止している。
【００１１】
また、別の型式の高中圧一体の蒸気タービンに適用される高圧タービン排気室１は、図１２に示すように、上述構成の高圧タービン段落部２の排気段（最終段落）３、中間タービンケーシング４のほかにスチームガイド１３を備えている。
【００１２】
このスチームガイド１３は、流路を形成する壁面を曲面状にし、排気段３のタービン動翼９の先端部分から出る蒸気を良好に低圧タービン段落部（図示せず）に案内させるように構成されている。
【００１３】
このように、高中圧一体の蒸気タービンに適用する高圧タービン排気室１は、流路を形成する流路壁を曲面状にし、蒸気の流れを良好にし、タービン排気損失を少なくさせ、タービン排気性能の向上に寄与している。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
図１１および図１２に示した高中圧一体の蒸気タービンに適用する高圧タービン排気室１は、排気段３や曲面状に形成する中間タービンケーシング４で形成し、蒸気の持つ速度エネルギを圧力エネルギに回復させている。
【００１５】
しかし、排気段３や曲面状の中間タービンケーシング４で形成される高圧タービン排気室１は、その形状が排気段３のタービン動翼９の長短翼により一義的に定められている。
【００１６】
このため、高圧タービン排気室１は、排気段３のタービン動翼９の翼長が設計出力に応じて長短変動すると、その都度、その形状を設計変更しなければならない不具合、不都合があった。特に、排気段３のタービン動翼９の翼長が大きくなってくると、広いスペースを確保することができないだけに、曲面状の中間タービンケーシング４等で高圧タービン排気室１を形成し、蒸気に圧力エネルギを回復させることに自ずと限界があった。
【００１７】
本発明は、このような事情に基づいてなされたもので、排気段のタービン動翼の翼長の長短に左右されることなくタービン排気室の形状を自由に形成できる蒸気タービンを提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項１に記載したように、高圧タービン段落部と中圧タービン段落部とを一つのタービンケーシングに収容し、前記高圧タービン段落部のうち、排気段と曲面状に形成された中間タービンケーシングとで高圧タービン排気室を形成する蒸気タービンにおいて、前記排気段の出口側と前記中間タービンケーシングに設けたパッキンヘッドとの間にパッキンヘッド突出し部を備えたものである。
【００１９】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項２に記載したように、パッキンヘッド突出し部は、傾斜角αを持つ直線状の辺に形成したものである。
【００２０】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項３に記載したように、傾斜角αは、０°≦α≦８０°の範囲に設定したものである。
【００２１】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項４に記載したように、パッキンヘッド突出し部は、底部側および頂部側のそれぞれに異なった傾斜角α１，α２を持つ直線状の辺に形成したものである。
【００２２】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項５に記載したように、底部側および頂部側のそれぞれに異なった傾斜角α１，α２は、α１＜α２に設定したものである。
【００２３】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項６に記載したように、底部側の傾斜角α１は、０°≦α１≦８０°の範囲に設定する一方、頂部側の傾斜角α２は、３０°≦α２≦８０°の範囲に設定したものである。
【００２４】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項７に記載したように、パッキンヘッド突出し部は、曲面状の片に形成したものである。
【００２５】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項８に記載したように、曲面状の片は、曲率Ｒ１を、５０ｍｍ≦Ｒ１≦３００ｍｍの範囲に設定したものである。
【００２６】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項９に記載したように、高圧タービン段落部と中圧タービン段落部とを一つのタービンケーシングに収容し、前記高圧タービン段落部のうち、排気段と平面状に形成された中間タービンケーシングとで高圧タービン排気室を形成する蒸気タービンにおいて、前記高圧タービン排気室を形成する中間タービンケーシングに設けるパッキンヘッドに一体製作する先端部を、傾斜角を持つ直線状の辺に形成したものである。
【００２７】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項１０に記載したように、高圧タービン段落部と中圧タービン段落部とを一つのタービンケーシングに収容し、前記高圧タービン段落部のうち、排気段と平面状に形成された中間タービンケーシングとで高圧タービン排気室を形成する蒸気タービンにおいて、前記高圧タービン排気室を形成する中間タービンケーシングに設けるパッキンヘッドに一体製作する先端部を、異なった傾斜角を持つ直線状の辺に形成したものである。
【００２８】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項１１に記載したように、高圧タービン段落部と中圧タービン段落部とを一つのタービンケーシングに収容し、前記高圧タービン段落部のうち、排気段と平面状に形成された中間タービンケーシングとで高圧タービン排気室を形成する蒸気タービンにおいて、前記高圧タービン排気室を形成する中間タービンケーシングに設けるパッキンヘッドに一体製作する先端部を、曲面状の辺に形成したものである。
【００２９】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項１２に記載したように、高圧タービン段落部と中圧タービン段落部とを一つのタービンケーシングに収容し、前記高圧タービン段落部のうち、排気段と平面状に形成された中間タービンケーシングとで高圧タービン排気室を形成する蒸気タービンにおいて、前記高圧タービン排気室を形成する中間タービンケーシングに設けるパッキンヘッドに一体製作する先端部を、異なる曲率を持つ曲面状の辺に形成したものである。
【００３０】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項１３に記載したように、異なる曲率を持つ曲面状の辺に形成したパッキンヘッドと一体製作する先端部は、底部側の曲率をＲ３とし、頂部側の曲率をＲ４とするとき、Ｒ３＜Ｒ４に設定したものである。
【００３１】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項１４に記載したように、底部側の曲率Ｒ３および頂部側の曲率Ｒ４は、ともに、５０ｍｍ≦Ｒ３，Ｒ４≦３００ｍｍの範囲に設定したものである。
【００３２】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項１５に記載したように、高圧タービン段落部と中圧タービン段落部とを一つのタービンケーシングに収容し、前記中圧タービン段落部のうち、排気段およびスチームガイドとタービンケーシングとで中圧タービン排気室を形成する蒸気タービンにおいて、前記中圧タービン排気室を形成する排気段に設けたダイアフラム外輪に、ダイアフラム外輪突出し部を備えたものである。
【００３３】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項１６に記載したように、ダイアフラム外輪突出し部は、拡開辺を備えたものである。
【００３４】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項１７に記載したように、ダイアフラム外輪突出し部は、曲面辺を備えたものである。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る蒸気タービンの実施形態を図面および図面に付した符号を引用して説明する。
【００３６】
図１は、高中圧一体化する本発明に係る蒸気タービンを示す縦断面図である。
【００３７】
本実施形態に係る蒸気タービンは、一つの高中圧一体タービンロータ（タービン回転軸）１５に高圧タービン段落部１６と中圧タービン段落部１７とを備え、高中圧タービン段落部１６，１７を備えた高中圧一体タービンロータ１５を一つのタービンケーシング１８に収容させたものである。
【００３８】
高中圧一体タービンロータ１５に備える高圧タービン段落部１６は、タービンノズル１９とタービン動翼２０とを組み合わせて対にし、この対として組み合せたタービンノズル１９およびタービン動翼２０を軸方向に列状に複数配置している。
【００３９】
また、高中圧一体タービンロータ１５に備える中圧タービン段落部１７も、上述の高圧タービン段落部１６と同様に、対として組合せたタービンノズル２１およびタービン動翼２２を軸方向に列状に複数配置している。
【００４０】
また、高中圧一体タービンロータ１５は、その両端部を、基礎台２３ａ，２３ｂに設置するジャーナル軸受２４ａ，２４ｂにより軸支されている。
【００４１】
一方、高中圧一体タービンロータ１５を収容するタービンケーシング１８は、タービンケーシング高圧部２５とタービンケーシング中圧部２６とに区分され、タービンケーシング高圧部２５の入口側に複数の主蒸気入口管２７ａ，２７ｂを備えるとともに、タービンケーシング高圧部２５、タービンケーシング中圧部２６およびタービンケーシング中間部２８で形成する高圧タービン排気室２９の出口に複数の抽気加減弁３０ａ，３０ｂを備える一方、タービンケーシング中圧部２６における出口側のスチームガイド３１ａに中圧タービン排気室３１を形成している。
【００４２】
このような構成を備える高中圧一体の蒸気タービンにおいて、本実施形態は、図２に示すように、高圧タービン段落部１６のうち、排気段（最終段落）３２におけるタービン動翼２０を植設する高中圧一体タービンロータ１５のディスク３３の半径ａの高さ位置に向って、タービンケーシング中間部２８の底部に設けたラビリンスフィン３４ａを備えるパッキンヘッド３４と別体にまたは一体に製作するパッキンヘッド突出し部３５を介装して高圧タービン排気室２９を形成したものである。
【００４３】
このパッキンヘッド突出し部３５は、傾斜角αを持つ直線状の辺３６にし、高中圧一体タービンロータ１５のディスク３３の半径ａの高さ位置とタービンケーシング中間部２８の曲率Ｒの曲線３７との間を滑らかにつなぎ高圧タービン排気室２９を形成する。
【００４４】
また、パッキンヘッド突出し部３５の辺３６は、傾斜角αを、０°≦α≦８０°の範囲に設定する。この傾斜角αの範囲は、排気段３２のタービン動翼２０の翼長の長短変動に影響を受けることなくかつタービン排気性能を低下させない高圧タービン排気室２９を形成できる好ましい適用範囲である。
【００４５】
このように、本実施形態は、タービンケーシング中間部２８のパッキンヘッド３４に傾斜角αの直線状の辺３６を持つパッキンヘッド突出し部３５を設け、排気段３２のタービン動翼２０の翼長の長短変動に影響を受けることなく高圧タービン排気室２９を形成するので、タービンケーシング１８を設計変更することなく、そのまま流用することができ、タービン排気性能を低下することなくコストの削減を図ることができる。
【００４６】
図３は、本発明に係る蒸気タービンの第２実施形態を示す部分概念図である。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を付す。
【００４７】
本実施形態に係る蒸気タービンは、高圧タービン段落部１６のうち、排気段３２におけるタービン動翼２０を植設する高中圧一体タービンロータ１５のディスク３３の半径ａの高さ位置に向って、タービンケーシング中間部２８の底部に設けたパッキンヘッド３４と別体にもしくは一体に製作するパッキンヘッド突出し部３５を備えて高圧タービン排気室２９を形成したものである。
【００４８】
このパッキンヘッド突出し部３５は、底部側の傾斜角α１＜頂部側の傾斜角α２とする異なる２つの傾斜α１，α２を持つ屈折直線状の辺３６にし、高中圧一体タービンロータ１５のディスク３３の半径ａの高さ位置とタービンケーシング中間部２８の曲率Ｒの曲面３７との間を滑らかにつなぎ高圧タービン排気室２９を形成する。
【００４９】
またパッキンヘッド突出し部３５の辺３６は、底部側の傾斜角α１を、０°≦α１≦８０°の範囲にし、頂部側の傾斜角α２を、３０≦α２≦８０°の範囲に設定する。これら異なる２つの傾斜角α１，α２のそれぞれの範囲は、排気段３２のタービン動翼２０の長短変動に影響を受けることなくかつタービン排気性能を低下させない高圧タービン排気室２９を形成できる好ましい適用範囲である。
【００５０】
このように、本実施形態は、タービンケーシング中間部２８のパッキンヘッド３４に、異なる２つの傾斜角α１，α２の直線状の辺３６を持つパッキンヘッド突出し部３５を設け、排気段３２のタービン動翼２０の翼長の長短変動に影響を受けることなく高圧タービン排気室２９を形成するので、タービンケーシング１８を設計変更することなくそのまま流用することができ、タービン排気性能を低下させることなくコストの削減を図ることができる。
【００５１】
図４は、本発明に係る蒸気タービンの第３実施形態を示す部分概念図である。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を付す。
【００５２】
本実施形態に係る蒸気タービンは、高圧タービン段落部１６のうち、排気段３２におけるタービン動翼２０を植設する高中圧一体タービンロータ１５のディスク３３の半径ａの高さ位置に向って、タービンケーシング中間部２８の底部に設けたパッキンヘッド３４と別体にもしくは一体に製作するパッキンヘッド突出し部３５を備えて高圧タービン排気室２９を形成したものである。
【００５３】
このパッキンヘッド突出し部３５は、曲率Ｒ１を持つ曲面状の辺３７ａにし、高中圧一体タービンロータ１５のディスク３３の半径ａの高さ位置とタービンケーシング中間部２８の曲率Ｒの曲面３７との間を滑らかにして高圧タービン排気室２９を形成する。
【００５４】
また、パッキンヘッド突出し部３５の曲面状の辺３７ａは、曲率Ｒ１を、５０ｍｍ≦Ｒ１≦３００ｍｍの範囲に設定する。この、曲率Ｒ１の範囲は、排気段３２のタービン動翼２０の長短変動に影響を受けることなくかつタービン排気性能を低下させない高圧タービン排気室２９を形成できる好ましい適用範囲である。
【００５５】
このように、本実施形態は、タービンケーシング中間部２８のパッキンヘッド３４に、曲率Ｒ１の曲面状の辺３７ａを持つパッキンヘッド突出し部３５を設け、排気段３２のタービン動翼２０の翼長の長短変動に影響を受けることなく高圧タービン排気室２９を形成するので、タービンケーシング１８を設計変更することなくそのまま流用することができ、タービン排気性能を低下させることなくコストの削減を図ることができる。
【００５６】
図５は、本発明に係る蒸気タービンの第４実施形態を示す部分概念図である。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を付す。
【００５７】
本実施形態に係る蒸気タービンは、高圧タービン段落部１６のうち、排気段３２におけるタービン動翼２０を植設する高中圧一体タービンロータ１５のディスク３３の半径ａの高さ位置に向って、タービンケーシング中間部２８の底部に設けたパッキンヘッド３４と一体製作する先端部３８を、傾斜角αを持つ直線状の辺３６にして高圧タービン排気室２９を形成したものである。
【００５８】
このように、本実施形態は、タービンケーシング中間部２８のパッキンヘッド３４と一体製作する先端部３８を、傾斜角αを持つ直線状の辺３６にし、排気段３２のタービン動翼２０の翼長の長短変動に影響を受けることなく高圧タービン排気室２９を形成するので、タービンケーシング１８を設計変更することなくそのまま流用することができ、タービン排気性能を低下させることなくコストの削減を図ることができる。
【００５９】
図６は、本発明に係る蒸気タービンの第５実施形態を示す部分概念図である。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を付す。
【００６０】
本実施形態に係る蒸気タービンは、高圧タービン段落部１６のうち、排気段３２におけるタービン動翼２０を植設する高中圧一体タービンロータ１５のディスク３３の半径ａの高さ位置に向って、タービンケーシング中間部２８の底部に設けたパッキンヘッド３４と一体製作する先端部３８を、異なる２つの傾斜角α１，α２を持つ直線状の辺３６にして高圧タービン排気室２９を形成したものである。
【００６１】
このように、本実施形態は、タービンケーシング中間部２８のパッキンヘッド３４と一体製作する先端部３８を、異なる２つの傾斜角α１，α２を持つ直線状の辺３６にし、排気段３２のタービン動翼２０の翼長の長短変動に影響を受けることなく高圧タービン排気室２９を形成するので、タービンケーシング１８を設計変更することなくそのまま流用することができ、タービン排気性能を低下させることなくコストの削減を図ることができる。
【００６２】
図７は、本発明に係る蒸気タービンの第６実施形態を示す部分概念図である。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を付す。
【００６３】
本実施形態に係る蒸気タービンは、高圧タービン段落部１６のうち、排気段３２におけるタービン動翼２０を植設する高中圧一体タービンロータ１５のディスク３３の半径ａの高さ位置に向って、タービンケーシング中間部２８の底部に設けたパッキンヘッド３４と一体製作する先端部３８を、曲率Ｒ２を持つ曲面状の辺３７ａにして高圧タービン排気室２９を形成したものである。
【００６４】
このように、本実施形態は、タービンケーシング中間部２８のパッキンヘッド３４と一体製作する先端部３８を、曲率Ｒ２を持つ曲面状の辺３７ａにし、排気段３２のタービン動翼２０の翼長の長短変動に影響を受けることなく高圧タービン排気室２９を形成するので、タービンケーシング１８を設計変更することなくそのまま流用することができ、タービン排気性能を低下させることなくコストの削減を図ることができる。
【００６５】
図８は、本発明に係る蒸気タービンの第７実施形態を示す部分概念図である。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を付す。
【００６６】
本実施形態に係る蒸気タービンは、高圧タービン段落部１６のうち、排気段３２におけるタービン動翼２０を植設する高中圧一体タービンロータ１５のディスク３３の半径ａの高さ位置に向って、タービンケーシング中間部２８の底部に設けたパッキンヘッド３４と一体製作する先端部３８を、異なる２つの曲率Ｒ３，Ｒ４を持つ曲面状の辺３７にして高圧タービン排気室２９を形成したものである。
【００６７】
これら異なる２つの曲率Ｒ３，Ｒ４は、底部側の曲率Ｒ３＜頂部側の曲率Ｒ４に設定される。また、これら異なる２つの曲率Ｒ３，Ｒ４は、底部側のＲ３および頂部側の曲率Ｒ４のそれぞれを、５０ｍｍ≦Ｒ３，Ｒ４≦３００ｍｍの範囲に設定する。
【００６８】
このように、本実施形態は、タービンケーシング中間部２８のパッキンヘッド３４と一体製作する先端部３８を、異なる２つの曲率Ｒ３，Ｒ４を持つ曲面状の辺３７にし、排気段３２のタービン動翼２０の長短変動に影響を受けることなく高圧タービン排気室２９を形成するので、タービンケーシング１８を設計変更することなくそのまま流用することができ、タービン排気性能を低下させることなくコストの削減を図ることができる。
【００６９】
図９は、本発明に係る蒸気タービンの第８実施形態を示す部分概念図である。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を付す。
【００７０】
本実施形態に係る蒸気タービンは、中圧タービン段落部１７のうち、排気段（最終段落）４４におけるタービンノズル２１を支持するダイアフラム外輪３９と別体で製作するダイアフラム外輪突出し部４０を備え、スチームガイド４１およびタービンケーシング１８とともに中圧タービン排気室３１を形成したものである。
【００７１】
このダイアフラム外輪突出し部４０は、蒸気ＳＴの流れに沿って直線状に拡開する拡開辺４２にして高圧タービン排気室２９を形成する。
【００７２】
このように、本実施形態は、排気段４４におけるタービンノズル２１を支持するダイアフラム外輪３９に、拡開辺４２を持つダイアフラム外輪突出し部４０を設け、排気段４４のタービン動翼２２の翼長の長短変動に影響を受けることなく中圧タービン排気室３１を形成するので、タービンケーシング１８を設計変更することなくそのまま流用することができ、タービン排気性能を低下させることなくコストの削減を図ることができる。
【００７３】
図１０は、本発明に係る蒸気タービンの第９実施形態を示す部分概念図である。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には同一符号を付す。
【００７４】
本実施形態に係る蒸気タービンは、高圧タービン段落部１６のうち、排気段３２におけるタービンノズル２１を支持するダイアフラム外輪３９と別体で製作するダイアフラム外輪突出し部４０を備え、スチームガイド４１とともに高圧タービン排気室２９を形成したものである。
【００７５】
このダイアフラム外輪突出し部４０は、蒸気ＳＴの流れに沿って曲面状に形成する曲面辺４３にして中圧タービン排気室３１を形成する。
【００７６】
このように、本実施形態は、排気段４４におけるタービンノズル２１を支持するダイアフラム外輪３９に、曲面辺４３を持つダイアフラム外輪突出し部４０を設け、排気段４４のタービン動翼２２の翼長の長短変動に影響を受けることなく中圧タービン排気室３１を形成するので、タービンケーシング１８を設計変更することなくそのまま流用することができ、タービン排気性能を低下させることなくコストの削減を図ることができる。
【００７７】
【発明の効果】
以上の説明のとおり、本発明に係る蒸気タービンは、高圧タービン段落部および中圧タービン段落部のうち、排気段とタービンケーシングとで高中圧タービン排気室を形成する際、パッキンヘッドおよびタービンダイアフラム外輪を可変にする手段を設けているので、排気段のタービン動翼の翼長に長短変動があってもタービンケーシングを設計変更することなく容易に高中圧タービン排気室を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】高中圧一体化する本発明に係る蒸気タービンの第１実施形態を示す縦断面図。
【図２】図１から抜き出した高圧タービン排気室を示す部分概念図。
【図３】本発明に係る蒸気タービンの第２実施形態を示す部分概念図。
【図４】本発明に係る蒸気タービンの第３実施形態を示す部分概念図。
【図５】本発明に係る蒸気タービンの第４実施形態を示す部分概念図。
【図６】本発明に係る蒸気タービンの第５実施形態を示す部分概念図。
【図７】本発明に係る蒸気タービンの第６実施形態を示す部分概念図。
【図８】本発明に係る蒸気タービンの第７実施形態を示す部分概念図。
【図９】本発明に係る蒸気タービンの第８実施形態を示す部分概念図。
【図１０】本発明に係る蒸気タービンの第９実施形態を示す部分概念図。
【図１１】従来の高中圧一体の蒸気タービンのうち、高圧タービン段落部を中圧タービン段落部に連通させる高圧タービン排気室を抜き出した部分概念図。
【図１２】従来の高中圧一体の蒸気タービンのうち、高圧タービン段落部を中圧タービン段落部に連通させる他の高圧タービン排気室を抜き出した部分概念図。
【符号の説明】
１ 高圧タービン排気室
２ 高圧タービン段落部
３ 排気段
４ 中間タービンケーシング
５ ダイアフラム外輪
６ ダイアフラム内輪
７ タービンノズル
８ タービンロータ
９ タービン動翼
１０ タービンケーシング
１１ パッキンヘッド
１２ シールフィン
１３ スチームガイド
１５ 高中圧一体タービンロータ
１６ 高圧タービン段落部
１７ 中圧タービン段落部
１８ タービンケーシング
１９ タービンノズル
２０ タービン動翼
２１ タービンノズル
２２ タービン動翼
２３ａ，２３ｂ 基礎台
２４ａ，２４ｂ ジャーナル軸受
２５ タービンケーシング高圧部
２６ タービンケーシング中圧部
２７ａ，２７ｂ 主蒸気入口管
２８ タービンケーシング中間部
２９ 高圧タービン排気室
３０ａ，３０ｂ 抽気加減弁
３１ 中圧タービン排気室
３２ 排気段
３３ ディスク
３４ パッキンヘッド
３４ａ ラビリンスフィン
３５ パッキンヘッド突出し部
３６ 辺
３７，３７ａ 辺
３８ 先端部
３９ ダイアフラム外輪
４０ ダイアフラム外輪突出し部
４１ スチームガイド
４２ 拡開辺
４３ 曲面辺
４４ 排気段
Claims (17)
- 高圧タービン段落部と中圧タービン段落部とを一つのタービンケーシングに収容し、前記高圧タービン段落部のうち、排気段と曲面状に形成された中間タービンケーシングとで高圧タービン排気室を形成する蒸気タービンにおいて、前記排気段の出口側と前記中間タービンケーシングに設けたパッキンヘッドとの間にパッキンヘッド突出し部を備えたことを特徴とする蒸気タービン。
- パッキンヘッド突出し部は、傾斜角αを持つ直線状の辺に形成したことを特徴とする請求項１記載の蒸気タービン。
- 傾斜角αは、０°≦α≦８０°の範囲に設定したことを特徴とする請求項２記載の蒸気タービン。
- パッキンヘッド突出し部は、底部側および頂部側のそれぞれに異なった傾斜角α１，α２を持つ直線状の辺に形成したことを特徴とする請求項１記載の蒸気タービン。
- 底部側および頂部側のそれぞれに異なった傾斜角α１，α２は、α１＜α２に設定したことを特徴とする請求項４記載の蒸気タービン。
- 底部側の傾斜角α１は、０°≦α１≦８０°の範囲に設定する一方、頂部側の傾斜角α２は、３０°≦α２≦８０°の範囲に設定したことを特徴とする請求項４または５記載の蒸気タービン。
- パッキンヘッド突出し部は、曲面状の片に形成したことを特徴とする請求項１記載の蒸気タービン。
- 曲面状の片は、曲率Ｒ１を、５０ｍｍ≦Ｒ１≦３００ｍｍの範囲に設定したことを特徴とする請求項６記載の蒸気タービン。
- 高圧タービン段落部と中圧タービン段落部とを一つのタービンケーシングに収容し、前記高圧タービン段落部のうち、排気段と平面状に形成された中間タービンケーシングとで高圧タービン排気室を形成する蒸気タービンにおいて、前記高圧タービン排気室を形成する中間タービンケーシングに設けるパッキンヘッドに一体製作する先端部を、傾斜角を持つ直線状の辺に形成したことを特徴とする蒸気タービン。
- 高圧タービン段落部と中圧タービン段落部とを一つのタービンケーシングに収容し、前記高圧タービン段落部のうち、排気段と平面状に形成された中間タービンケーシングとで高圧タービン排気室を形成する蒸気タービンにおいて、前記高圧タービン排気室を形成する中間タービンケーシングに設けるパッキンヘッドに一体製作する先端部を、異なった傾斜角を持つ直線状の辺に形成したことを特徴とする蒸気タービン。
- 高圧タービン段落部と中圧タービン段落部とを一つのタービンケーシングに収容し、前記高圧タービン段落部のうち、排気段と平面状に形成された中間タービンケーシングとで高圧タービン排気室を形成する蒸気タービンにおいて、前記高圧タービン排気室を形成する中間タービンケーシングに設けるパッキンヘッドに一体製作する先端部を、曲面状の辺に形成したことを特徴とする蒸気タービン。
- 高圧タービン段落部と中圧タービン段落部とを一つのタービンケーシングに収容し、前記高圧タービン段落部のうち、排気段と平面状に形成された中間タービンケーシングとで高圧タービン排気室を形成する蒸気タービンにおいて、前記高圧タービン排気室を形成する中間タービンケーシングに設けるパッキンヘッドに一体製作する先端部を、異なる曲率を持つ曲面状の辺に形成したことを特徴とする蒸気タービン。
- 異なる曲率を持つ曲面状の辺に形成したパッキンヘッドと一体製作する先端部は、底部側の曲率をＲ３とし、頂部側の曲率をＲ４とするとき、Ｒ３＜Ｒ４に設定したことを特徴とする請求項１２記載の蒸気タービン。
- 底部側の曲率Ｒ３および頂部側の曲率Ｒ４は、ともに、５０ｍｍ≦Ｒ３，Ｒ４≦３００ｍｍの範囲に設定したことを特徴とする請求項１２または１３記載の蒸気タービン。
- 高圧タービン段落部と中圧タービン段落部とを一つのタービンケーシングに収容し、前記中圧タービン段落部のうち、排気段およびスチームガイドとタービンケーシングとで中圧タービン排気室を形成する蒸気タービンにおいて、前記中圧タービン排気室を形成する排気段に設けたダイアフラム外輪に、ダイアフラム外輪突出し部を備えたことを特徴とする蒸気タービン。
- ダイアフラム外輪突出し部は、拡開辺を備えたことを特徴とする請求項１５記載の蒸気タービン。
- ダイアフラム外輪突出し部は、曲面辺を備えたことを特徴とする請求項１５記載の蒸気タービン。
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