JP2004124751A - 蒸気タービンの湿分分離装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】タービン駆動蒸気の温度、圧力が比較的低いタービン低圧部において発生するドレンによる侵食を防止し、ドレンによるタービン動翼の回転抵抗を抑制しつつ、ドレンとともに巻き込んだ蒸気によるタービン駆動蒸気の流量減少に伴うタービン性能低下を防止する蒸気タービンの湿分分離装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置は、タービンケーシングをタービンケーシング上半部ＣＵＳとタービンケーシング下半部ＣＤＳとに二分割し、二分割したタービンケーシング上半部ＣＵＳおよびタービンケーシング下半部ＣＤＳのそれぞれにタービンノズル２５を収容し、収容したタービンノズル２５の背面３４および腹面３５のそれぞれに翼吸込み口３８，３９を備えるとともに、前記タービンノズル２５の両端をダイアフラム外輪２７とダイアフラム外輪２８とで支持する蒸気タービンの湿分分離装置において、前記タービンノズル２５は、後縁３３に吹出し口４０を備えた。
【選択図】 図１
【解決手段】本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置は、タービンケーシングをタービンケーシング上半部ＣＵＳとタービンケーシング下半部ＣＤＳとに二分割し、二分割したタービンケーシング上半部ＣＵＳおよびタービンケーシング下半部ＣＤＳのそれぞれにタービンノズル２５を収容し、収容したタービンノズル２５の背面３４および腹面３５のそれぞれに翼吸込み口３８，３９を備えるとともに、前記タービンノズル２５の両端をダイアフラム外輪２７とダイアフラム外輪２８とで支持する蒸気タービンの湿分分離装置において、前記タービンノズル２５は、後縁３３に吹出し口４０を備えた。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蒸気タービンの湿分分離装置に係り、特にタービンノズルを支持する外周壁やタービンノズル自体に吸込み口を備え、タービン駆動蒸気とドレンとを分離する蒸気タービンの湿分分離装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子力タービン、地熱タービン、あるいは火力タービンのタービン低圧部では、タービン駆動蒸気の温度・圧力が比較的低いので、膨張仕事中に一部が凝縮し、ドレンとなって蒸気通路の内外周壁やタービン動翼に流れる。
【０００３】
蒸気通路の内外周壁やタービン動翼を流れるドレンは、やがて比較的粒径の大きい水滴に成長し、タービン動翼の前縁を浸食したり、タービン動翼の回転に対する衝突抵抗を生じタービン翼の翼効率を低下させる要因になっている。
【０００４】
タービン翼の翼効率を低下させる要因となる水滴の軌跡と、タービン駆動蒸気の軌跡との挙動を図２６を用いて今少し詳しく説明する。
【０００５】
図２６における蒸気タービンは、タービン低圧部の一部を子午面から見たものであり、タービン最終段落Ｌ−０の一つ前の最終前段タービン段落Ｌ−１とタービン最終段落Ｌ−０とを示している。
【０００６】
最終前段タービン段落Ｌ−１とタービン最終段落Ｌ−０は、ともに、タービンノズル１とタービン動翼２とをペアにして組合せる構成になっている。
【０００７】
ここで、タービンノズル１は、ダイアフラム外輪３とダイアフラム内輪４とで支持され、蒸気の持つエネルギを速度エネルギに替える機能を持っている。
【０００８】
また、タービン動翼２は、タービンディスク５に植設され、高い速度エネルギを持つ蒸気の流れを後流側に転向させる機能を持っている。
【０００９】
このような構成を備えたタービン低圧部において、破線で示すタービン駆動蒸気が流線Ｋの軌跡を辿るのに対し、成長した水滴は、遠心力やコリオリ等の影響を受けるため、図示の実線で示すように、最終前段タービン段落Ｌ−１とタービン最終段落Ｌ−０との間にかけてダイアフラム外輪３の外周壁６に向って水滴流線Ｌの軌跡を採っている。
【００１０】
水滴流線Ｌとしての軌跡を採る水滴は、タービン最終段落Ｌ−０のタービンノズル１に向う間に成長し、タービン最終段落Ｌ−０のタービンノズル１の前縁７に付着し、やがて水膜Ｍとして成長する。
【００１１】
水膜Ｍは、発達しながらタービンノズル１の後縁８に流れた後、タービン駆動蒸気の蒸気力により吹き切られてタービン駆動蒸気の流線Ｋに混入し、水滴を含む霧状としてタービン動翼２に流れる。このときの水滴は、当初に較べて粒径が数千倍以上になっている。
【００１２】
このように大きく成長した水滴は、タービン駆動蒸気の流線Ｋとともにタービン動翼２の前縁９に衝突し、その衝撃力によりタービン動翼２の前縁９にエロージョンを引き起させる要因になっている。
【００１３】
水滴発生の根源場所の一つでもある、例えば最終前段タービン段落Ｌ−１のタービンノズル１の湿り度を、モデルタービンにより仔細に観察してみると、その湿り度は、図２７に示すように、タービンノズル１のダイアフラム外輪３の外周壁６側がより高くなっていることがわかった。このため、タービン最終段落Ｌ−０のタービンノズル１では、図２６で示すように、最終前段タービン段落Ｌ−１のタービン動翼２で生成された水滴がタービン駆動蒸気の流線Ｋとともに集められ、水膜Ｍとなって発達してゆくものと考えられる。
【００１４】
このような弊害を取り除く手段には、例えば特公昭４９−９５２２号公報等で示す技術が既に公表されている（特許文献１参照）。
【００１５】
この技術は、図２４および図２５に示すように、タービンノズル１の背面１０および腹面１１に翼吸込み口１２，１３を設けるとともに、タービンノズル１の両端を支持するダイアフラム外輪３およびダイアフラム内輪４の内部を空間部１４，１５として形成し、ダイアフラム外輪３の外周壁１６に形成する外周壁吸込み口１７やタービンノズル１に形成する翼吸込み口１２，１３でドレンを吸込み、吸込んだドレンを翼空間部１８を介してダイアフラム外輪３の空間部１４に集め、ここから復水器１９に排出させている。
【００１６】
この技術によれば、翼吸込み口１２，１３は、比較的ドレンの集まり易い背面１０の前縁７の外径側や腹面１１の後縁８近傍における外径側の通路部外周壁に開口しているので、最終前段タービン段落Ｌ−１で発生したドレンを取り除き、後段落のタービン最終段落Ｌ−０のタービン動翼２に発生する水滴による弊害を低く抑えている。
【００１７】
【特許文献１】
特公昭４９−９５２２号公報
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、翼面や壁面を流れる水滴は、常に均一膜を形成するわけではなく、図２４および図２５に示すように、翼吸込み口１２，１３において、水膜２０の途切れ部２１が生じる。
【００１９】
また、ドレンを吸込む翼吸込み口１２，１３は、通常、水滴を充分に吸込むことができるよう膜厚以上の幅で設計されているため、翼吸込み口１２，１３の全スパンにわたって水膜２０を均一に形成されたとしても、図２８に示すように、翼吸込み口１２，１３が完全に水膜２０で満たされることはなく、隙間ＣＬができるようになっている。
【００２０】
このような途切れ部２１や隙間ＣＬからは、水滴と同時にタービン駆動蒸気の一部が随伴蒸気２２として巻き込んで吸込まれ、復水器１９まで持ち去られる。このため、後段落のタービン最終段落Ｌ−０を通過するタービン駆動蒸気の蒸気量は、随伴蒸気２２として巻き込んだ流量分が減少することになり、タービン出力の減少を招き、プラント性能低下の一因になっていた。
【００２１】
本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、タービン駆動蒸気の温度、圧力が比較的低いタービン低圧部において発生するドレンによる侵食を防止し、ドレンによるタービン動翼の回転抵抗を抑制しつつ、ドレンとともに巻き込んだ蒸気によるタービン駆動蒸気の流量減少に伴うタービン性能低下を防止する蒸気タービンの湿分分離装置を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置は、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、タービンケーシングをタービンケーシング上半部とタービンケーシング下半部とに二分割し、二分割したタービンケーシング上半部およびタービンケーシング下半部のそれぞれにタービンノズルを収容し、収容したタービンノズルの背面および腹面のそれぞれに翼吸込み口を備えるとともに、前記タービンノズルの両端をダイアフラム外輪とダイアフラム内輪とで支持する蒸気タービンの湿分分離装置において、前記タービンノズルは、後縁に吹出し口を備えたものである。
【００２３】
また、本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置は、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、タービンノズルの後縁に設けた吹出し口は、翼ルート側であることを特徴とするものである。
【００２４】
また、本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置は、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、タービンノズルを支持するダイアフラム外輪は、集めたドレンを復水器に排出させるドレン処理配管に流量制御弁を設けたものである。
【００２５】
また、本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置は、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、タービンノズルの後縁に設けた吹出し口は、タービンノズルの下流側に位置するタービン動翼の回転方向と同一方向の向きに形成したものである。
【００２６】
また、本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置は、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、タービンノズルを支持するダイアフラム内輪は、吹出し口を備えたものである。
【００２７】
また、本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置は、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、ダイアフラム内輪に設けた吹出し口は、前記ダイアフラム内輪の頂部側に設けたものである。
【００２８】
また、本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置は、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、
また、本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置は、上述の目的を達成するために、ダイアフラム内輪の頂部側に設けた吹出し口は、タービンケーシング下半部に収容させたものである。
【００２９】
また、本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置は、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、ダイアフラム内輪に設けた吹出し口は、前記ダイアフラム内輪の側部に設けたものである。
【００３０】
また、本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置は、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、ダイアフラム内輪の側部に設けた吹出し口は、タービンケーシング下半部に収容させたものである。
【００３１】
また、本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置は、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、吹出し口は、スリットであることを特徴とするものである。
【００３２】
また、本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置は、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、吹出し口は、円孔であることを特徴とするものである。
【００３３】
また、本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置は、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、タービンノズルは、翼内の翼内空間部を区画し、ダイアフラム外輪とダイアフラム内輪とを互いに連通させる中空筒体の通路を備えたものである。
【００３４】
また、本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置は、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、タービンノズルは、背面の前縁側から腹面の中間部分に向って区画壁を備えたものである。
【００３５】
また、本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置は、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、タービンノズルは、翼内空間部の後縁の吹出し口側に翼高さ方向しゃへい板と翼コード方向しゃへい板とを備えたものである。
【００３６】
また、本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置は、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、タービンケーシングをタービンケーシング上半部とタービンケーシング下半部とに二分割し、二分割したタービンケーシング上半部およびタービンケーシング下半部のそれぞれにタービンノズルを収容し、収容したタービンノズルの背面および腹面のそれぞれに翼吸込み口を備えるとともに、前記タービンノズルの両端をダイアフラム内輪とダイアフラム内輪とで支持する蒸気タービンの湿分分離装置において、前記タービンケーシング下半部に収容し、前記タービンノズルを支持するダイアフラム外輪と復水器とを互いに連通させるドレン処理配管に貯排水処理機構部を備えたものである。
【００３７】
また、本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置は、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、貯排水処理機構部はＵ字管およびドレントランプのうち、いずれかを選択したものである。
【００３８】
また、本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置は、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、タービンケーシングをタービンケーシング上半部とタービンケーシング下半部とに二分割し、二分割したタービンケーシング上半部およびタービンケーシング下半部のそれぞれにタービンノズルを収容し、収容したタービンノズルの背面および腹面のそれぞれに翼吸込み口を備えるとともに、前記タービンノズルの両端をダイアフラム外輪とダイアフラム内輪とで支持する蒸気タービンの湿分分離装置において、前記タービンケーシング下半部に収容し、前記タービンノズルを支持するダイアフラム外輪と復水器とを互いに連通させるドレン処理配管にドレン水量調節機構部を備えたものである。
【００３９】
また、本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置は、上述の目的を達成するために、請求項１８に記載したように、ドレン水量調節機構部は、水位計と水位計の信号によって開閉する流量調整弁とを備えたものである。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置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。
【００４１】
図１〜図３は、本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置の第１実施形態を示す概念図である。なお、図１〜図３のうち、図１は、本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置におけるタービンノズルを示すもので、タービンケーシング上半部に収容したときのタービンノズルの縦断面図であり、図２は、図１のＢ−Ｂ矢視方向から見て切断した切断断面図であり、図３は、本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置におけるタービンノズルを示すもので、タービンケーシング下半部に収容したときのタービンノズルの縦断面図である。
【００４２】
図１は、タービンノズル２５とタービン動翼２６とをペアにして組合せたタービン段落の複数段落のうち、一部を抜き出した、例えばタービン最終段落Ｌ−０を、タービンケーシングをタービンケーシング上半部ＣＵＳとタービンケーシング下半部ＣＤＳとに二分割した、そのタービンケーシング上半部ＣＵＳに収容していることを示している。
【００４３】
このタービン最終段落Ｌ−０を構成するタービンノズル２５は、前縁３２、後縁３３、背面３４、腹面３５を備える滑らかな曲線の流線形状に形成するとともに、両端を、タービンロータ４１の中心に対し、翼ルート側（翼根元側）のダイアフラム内輪２８とその外側のダイアフラム外輪２７とで支持している。
【００４４】
ダイアフラム外輪２７およびダイアフラム内輪２８は、ともにその内部を空間部３０，３１として形成する一方、ダイアフラム外輪２７の外周壁３６に外周壁吸込み口３７を備え、空間部３０に連通させている。
【００４５】
また、タービンノズル２５は、ドレン４７が集中して集まる背面３４、腹面３５のそれぞれに翼吸込み口３８，３９を備えて翼内空間部２９に連通させるとともに、翼内空間部２９に吸込んだドレン４７のうち、重力を利用して水滴から分割した熱エネルギの未だ高い蒸気をタービン駆動蒸気（以下、主流ＳＴと記す）に合流させる吹出し口４０を後縁３３の翼ルート側（翼根元部側）に設けている。
【００４６】
タービンノズル２５の後縁３３の翼ルート側に設けた吹出し口４０は、図２に示すように、背面３４の湾曲面と腹面３５の湾曲面とのうち、腹面３５の端部側に形成し、スリット、長円孔、または円孔等のうち、いずれかの形状で形成している。
【００４７】
図３は、タービンノズル２５とタービン動翼２６とをペアにして組合わせた、例えばタービン最終段落Ｌ−０をタービンケーシング下半部ＣＤＳに収容していることを示している。
【００４８】
このタービン最終段落Ｌ−０を構成するタービンノズル２５も、上述のタービンケーシング上半部ＣＵＳに収容されたものと同様に、タービンロータ４１の中心ＣＬに対する翼ルート側（翼根元側）のダイアフラム内輪２８とその外側のダイアフラム外輪２７とで支持され、ドレン４７が集中して集まる背面３４と腹面３５のそれぞれに翼吸込み口３８，３９を備えて翼内空間部２９に連通させ、翼内空間部２９に吸込んだドレン４７のうち、重力を利用して水滴が分離した熱エネルギの未だ高い蒸気を主流ＳＴに合流させる吹出し口４０を、上述と同様に、後縁３３の翼ルート側（翼根元部側）で、腹面３５の端部側に設けている。
【００４９】
また、タービンノズル２５は、その翼チップ（翼先端部）側に備えたダイアフラム外輪２７の外周壁３６に外周壁吸込み口３７を設ける一方、外周壁吸込み口３７で吸込んだドレン４７を、図１に示すタービンケーシング上半部ＣＵＳのダイアフラム内輪２８から図２に示すタービンケーシングＣＤＳのダイアフラム内輪２８、翼内空間部２９を介して流れてくるドレン４７に合流させ、合流後、ダイアフラム外輪２７のドレン排出口４２から流量制御弁４３を介して復水器４４に排出させるドレン処理配管４５を備えている。
【００５０】
このような構成を備える蒸気タービンの湿分分離装置において、タービンノズル２５が吸込んだドレンおよび蒸気の流れの良否を検討する。
【００５１】
（１）タービンノズル２５の翼面における圧力分布とドレンの流れとの関係
図４は、タービンノズル２５の背面３４、腹面３５のそれぞれに翼吸込み口３８，３９を設けたときの軸方向の圧力分布線図を示している。図４から、タービンノズル２５の背面３４、腹面３５のそれぞれに設けた翼吸込み口３８，３９は、同一圧力レベルの位置に設けている。
【００５２】
また、図５は、タービンノズル２５の出口圧力（静圧）における半径方向（高さ方向）圧力分布を示す半径方向圧力分布線図である。
【００５３】
今、主流ＳＴが湿り状態となるタービン低圧部において、タービンノズル２５とタービン動翼２６の膨張比を表す反動度は、一般に、翼ルート側で小さく、翼チップ側で大きくなる設計を行っている。このため、タービンノズル２５の入口側の半径方向圧力（静圧）分布とタービン動翼２６の出口側半径方向圧力（静圧）分布を一定として設計すると、タービンノズル２５の出口側の半径方向圧力（静圧）分布は、図５に示すように、翼ルート側から翼チップ側に向って増加する。
【００５４】
しかも、図４で示したように、翼吸込み口３８，３９でのドレン吸込み圧力は、タービンノズル２５の出口圧力よりも高いから、ドレン吸込み圧力とタービンノズル２５における後縁３３の吹出し口４０の蒸気圧力との差ＤＰｍｉｎは、図５に示すように充分に確保することができる。
【００５５】
また、図６は、タービンノズル２５の後縁３３における翼ルート側で、腹面３５の端部側に設けた吹出し口４０の圧力分布とタービンノズル２５の背面３４、腹面３５の圧力分布とを対比させた圧力分布線図である。
【００５６】
吹出し口４０は、後縁３３の強度保証を兼ねて腹面３５の端部側に設けているものの、その位置が後縁３３の翼ルート側に形成している。このため、図５に示すように、翼ルート側から翼チップ側に向って圧力降下が漸次増加しているので、翼吸込み口３８，３９のドレン吸込み圧力Ｐ１と吹出し口４０の吹出し口蒸気圧力Ｐ２との差圧ΔＰは確保されることが図６からわかった。
【００５７】
図４〜図６に示す圧力分布線図は、すべて実験等で検証したものであり、これらの線図から翼吸込み口３８，３９から吸込んだドレン４７のうち、未だ熱エネルギの高い蒸気４８は、滞りなく、かつ良好に吹出し口４５から主流ＳＴに合流することがわかった。
【００５８】
（２）ドレンおよび蒸気の挙動
次に、タービンノズル２５の背面３４および腹面３５に付着する水膜４６等に基づくドレン４７および水膜４６に巻込まれた主流ＳＴの一部の蒸気４８の挙動を説明する。
【００５９】
タービンケーシング上半部ＣＵＳに位置するタービンノズル２５は、図１に示すように、背面３４および腹面３５に付着する水膜４６と水膜４６によって巻込まれた主流ＳＴの一部の蒸気４８とが同時に翼吸込み口３８，３９および外周壁吸込み口３７から翼内空間部２９に吸込まれる。
【００６０】
翼内空間部２９での水膜４６は、流速を失ってドレン４７となり、ダイアフラム内輪２８の空間部３１に大部分が流れる。
【００６１】
一方、水膜４６によって巻込まれた主流ＳＴの一部の蒸気４８は、翼吸込み口３８，３９から流れの向きを変え、後縁３３の翼ルート側の吹出し口４０に向い、ここから吹出されて主流ＳＴと合流する。その際、ドレン４７も吹出し口４０から吹出されるが、その量はわずかである。
【００６２】
このように、本実施形態は、タービンケーシング上半部ＣＵＳに収容されたタービンノズル２５における後縁３３の翼ルート側に吹出し口４０を備え、タービンノズル２５の背面３４および腹面３５のそれぞれに設けた翼吸込み口３８．３９で吸込んだ水膜４６および蒸気４８のうち、重力を利用して分離した蒸気４８を吹出し口４０から主流ＳＴに合流させるので、蒸気の再活用を図ってタービン性能を向上させることができる。
【００６３】
また、本実施形態は、吸込んだ水膜４６および蒸気４８のうち、重力を利用して分離したドレン４７の部分をダイアフラム内輪２８の空間部３１に集め、吹出し口４０から吹出すドレン４７をより一層少なくさせたので、下流側に位置するタービン動翼２６への侵食を少なくさせることができ、ドレン４７に基づくタービン動翼２６の回転抵抗を抑制することができる。
【００６４】
一方、タービンケーシング下半部ＣＤＳに収容されたタービンノズル２５は、図３に示すように、背面３４および腹面３５のそれぞれに設けた翼吸込み口３８，３９から吸込んだ水膜４６と、外周壁３６に設けた外周壁吸込み口３７から吸込んだドレン４７と、タービンケーシング上半部ＣＵＳに収容されたタービンノズル２５のダイアフラム内輪２８から流れてきたドレン４７とを翼内空間部２９を介してダイアフラム外輪２７に集め、ここからドレン排出口４２、流量制御弁４３を備えたドレン処理配管４５を介して復水器４４に排出させている。
【００６５】
また、翼吸込み口３８，３９で水膜４６を吸込む際に巻込んだ主流ＳＴの一部の蒸気４８は、翼内空間部２９で重力を利用してドレン４７と分離し、後縁３３の翼ルート側に設けた吹出し口４０から吹出し、主流ＳＴに合流させる。
【００６６】
その際、ダイアフラム内輪２７に集められたドレン４７は、一部を吹出しドレン４９として吹出し口４０から吹出され、主流ＳＴに合流する。
【００６７】
このように、本実施形態は、タービンケーシング下半部ＣＤＳに収容されたタービンノズル２５にも、その後縁３３の翼ルート側に吹出し口４０を備え、吸込んだドレン４７および蒸気のうち、重力を利用して分離した蒸気４８を吹出し口４０から主流ＳＴに合流させるので、蒸気の再活用を図ってタービン性能を向上させることができる。
【００６８】
また、本実施形態は、タービンケーシング上半部ＣＵＳに収容されたタービンノズル２５と同様に、吸込んだドレン４７および蒸気４８のうち、重力を利用して分離したドレン４７の大部分をダイアフラム外輪２７の空間部３０に集め、ここからドレン処理配管４５を介して復水器４４に排出させ、吹出し口４５から吹出すドレン４７をより一層少なくさせたので、下流側に位置するタービン動翼２６への侵食を少なくさせることができ、ドレン４７に基づくタービン動翼２６の回転抵抗を抑制することができる。
【００６９】
（３）翼内で分離された蒸気を翼外に吹出す際、蒸気に混入するドレンの挙動タービンノズル２５の翼内空間部２９で分離した蒸気４８にドレン４７が混入し、ドレン４７を含んだ蒸気４８が後縁３３の翼ルート側に設けた吹出し口４０から吹出す際、下流側に位置するタービン動翼２６にドレン４７が与える影響を、その挙動とともに検討する。
【００７０】
図７は、タービンノズル２５からタービン動翼２６に向って流れる水滴等を含むドレンと蒸気との速度三角形を示す従来のベクトル線図である。
【００７１】
また、図８は、タービンノズル２５からタービン動翼２６に向って流れる水滴等を含むドレンと蒸気との速度三角形を表す本実施形態におけるベクトル線図である。
【００７２】
従来、タービンノズル２５の背面３４および腹面３５に翼吸込み口３８，３９のそれぞれを備えていない場合、タービンノズル２５からタービン動翼２６に向って流れるドレンおよび蒸気は、図７に示すように、翼チップ側の周速ＵＴｉｐが同じであっても、タービンノズル２５の後縁３３から出るドレンの流出絶対速度Ｃ２Ｄや蒸気の流出絶対速度Ｃ２Ｓに較べて小さく、また、タービン動翼２６へのドレンの流入相対速度Ｗ２Ｄが蒸気の流入相対速度Ｗ２Ｓに較べて大きくなっていた。
【００７３】
このため、流入相対速度Ｗ２Ｄが大きくなっているドレンは、タービン動翼２６の前縁４９に衝突し、前縁４９を侵食させたり、回転中のタービン動翼２６の抵抗になったりして、タービン性能の向上に悪影響を与えていた。
【００７４】
しかし、本実施形態では、タービンノズル２５の背面３４および腹面３５に翼吸込み口３８，３９のそれぞれを設けるとともに、後縁３３の翼ルート側に吹出し口４０を設けている。この翼ルート側の吹出し口４０から吹出すドレンおよび上記の速度三角形のベクトル線図は、図８に示すように、吹出し口４０から吹出すドレンの流出絶対速度Ｃ２Ｄが蒸気の流出絶対速度Ｃ２Ｓに較べて小さくなっている。
【００７５】
また、タービン動翼２６へのドレンの流入相対速度Ｗ２Ｄは、周速ＵＲＴが同じであっても、蒸気の流入相対速度Ｗ２Ｓに較べて大きくなっている。
【００７６】
ところが、図７に示した翼チップ側の周速ＵＴｉｐと図８で示した翼ルート側の周速ＵＲＴとを較べた場合、翼ルート側の周速ＵＲＴが小さくなっている。周速ＵＲＴが小さくなった場合、タービン動翼２６へのドレンの流入相対速度Ｗ２Ｄも小さくなる。
【００７７】
したがって、今、タービンノズル２５の翼チップ側から流出するドレンに含まれる水滴の粒径と、タービンノズル２５の翼ルート部側から吹出すドレンに含まれる水滴の粒径を同一径とした場合、タービン動翼２６に衝突するエネルギが速度の二乗に比例するから、タービン動翼２６への流入相対速度Ｗ２Ｄの小さい本実施形態の方がタービン動翼２６への侵食度合がより一層低減される。
【００７８】
このように、本実施形態は、タービンケーシング上半部ＣＵＳおよびタービンケーシング下半部ＣＤＳのそれぞれに収容するタービンノズル２５の背面３４および腹面３５に設けた翼吸込み口３８，３９から吸込んだドレンおよび蒸気を翼内空間部２９で重力を利用して分離させ、分離させたドレンをタービンケーシング下半部ＣＤＳのダイアフラム内輪２７に集めて復水器４４に排出させるとともに、分離させた蒸気をタービンノズル２５における後縁３３の翼ルート側に設けた吹出し口４０から吹出させて主流ＳＴに合流させるので、ドレンによるタービン動翼２６の侵食をより一層抑制することができ、ドレンに基づくタービン動翼２６の抵抗を少なくしてタービン性能を向上させることができる。
【００７９】
図９は、本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置の第２実施形態を示す概念図である。なお、本実施形態に係る蒸気タービンの湿分分離装置は、第１実施形態と同様にタービンケーシングを二分割したタービンケーシング上半部ＣＵＳおよびタービンケーシング下半部ＣＤＳのそれぞれに収容する、例えば、タービン最終段落Ｌ−０のタービンノズル２５を適用対象としているが、説明の便宜上、タービンケーシング上半部ＣＵＳに収容するタービンノズル２５にとどめる。
【００８０】
また、第１実施形態の構成要素と同一構成要素には同一符号を付す。
【００８１】
本実施形態に係る蒸気タービンの湿分分離装置は、タービンノズル２５の背面３４および腹面３５に翼吸込み口３８，３９をそれぞれ設けている点、タービンケーシング上半部ＣＵＳに収容するダイアフラム外輪２７の外周壁３６に外周壁吸込み口３７を設けている点、図示しないタービンケーシング下半部に収容するダイアフラム外輪からドレン処理配管を介して復水器に接続する点が第１実施形態と同一であるが、タービンケーシング上半部ＣＵＳに収容するダイアフラム内輪２８の構成が異なっている。
【００８２】
このダイアフラム内輪２８は、内部を空間部３１に形成するとともに、タービンノズル２５の後縁３３側で、かつ空間部３１の頂部側および側部側のそれぞれに吹出し口５０，５１を備えている。
【００８３】
この吹出し口５０，５１は、図１０に示すように、スリット５０ａ，５１ａとして開口させてもよく、また、図１１に示すように、断面、円孔５０ｂ，５１ｂとして開口させてもよい。
【００８４】
このような構成を備える蒸気タービンの湿分分離装置は、図９に示すように、翼吸込み口３８，３９や外周壁吸込み口３７から吸込んだ水膜４６および水膜４６に巻込まれた蒸気４８が翼内空間部２９を流れる間に蒸気４８を含むドレン４７となるが、この間、重力を利用して、ドレン４７と蒸気４８とに分離する。
【００８５】
分離されたドレン４７は、ダイアフラム内輪２８の空間部３１から吹出し口５１を介して下流側のタービン動翼２６を植設するタービンディスク５２に向って排出される。
【００８６】
また、分離された蒸気４８のうち、一部は空間部３１の側部側に設けた吹出し口５１を介してタービンディスク５２に向って流れ、残は空間部３１の頂部側に設けた吹出し口５０を介してタービン動翼２６に向って排出される。
【００８７】
このように、本実施形態は、ダイアフラム内輪２８に吹出し口５０，５１を設け、タービンノズル２５の翼内空間部２９で分離させたドレン４７を吹出し口５１を介してタービンディスク５２に向って排出させるとともに、タービンノズル２５の翼内空間部２９で分離させた蒸気４８を吹出し口５０を介してタービン動翼２６に向かって排出させる一方、ドレン４７をタービン動翼２６に、直接、衝突させない構成にしたから、タービン動翼２６の侵食をより一層少なくさせることができ、蒸気の再活用を図ることができる。
【００８８】
図１２は、本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置の第３実施形態を示す概念図である。なお、第１実施形態の構成要素と同一構成要素には同一符号を付す。
【００８９】
本実施形態に係る蒸気タービンの湿分分離装置は、タービンノズル２５における後縁３３の翼ルート側に設けた吹出し口４０を破線で示す主流ＳＴの流れ方向の向きから、タービン動翼２６の回転方向と同一方向の向きに偏向させたものである。
【００９０】
従来、タービンノズル２５における後縁３３の翼ルート側に設けた吹出し口４０から吹出すドレン５３の速度三角形は、流出絶対速度Ｃ２Ｄ０、周速ＵＲＴに対し、流出相対速度Ｗ２Ｄ０が比較的大きくなっていた。
【００９１】
本実施形態は、ドレン５３の流出相対速度Ｗ２Ｄ０が大きいと、下流側に位置するタービン動翼２６に衝突するドレン５３の衝突力が大きくなり、タービン動翼２６の受ける侵食が大きくなることを考慮したもので、吹出し口４０を、破線で示す主流ＳＴの流れ方向の向きからタービン動翼２６の回転方向と同一方向の向きに偏向させ、ドレン５３の流出絶対速度Ｃ２Ｄ１、周速ＵＲＴに対し、流出相対速度Ｗ２Ｄ１を従来の流出相対速度Ｗ２Ｄ０に較べてＤＶだけ小さくしたものである。
【００９２】
このように、本実施形態は、吹出し口４０を、主流ＳＴの流れ方向の向きからタービン動翼２６の回転方向と同一方向の向きに偏向させ、吹出し口４０から排出させるドレン５３の流出相対速度Ｗ２Ｄ１を従来に較べてＤＶだけ小さくさせたので、ドレン５３のタービン動翼２６への衝突力が低くなり、その分、タービン動翼２６の受ける侵食を低く抑えることができる。なお、本実施形態は、吹出し口４０を、主流ＳＴの流れ方向の向きからタービン動翼２６の回転方向と同一方向の向きに偏向させたが、このような手法を図１１に示した吹出し口５０，５１に採り入れてもよい。
【００９３】
図１３〜図１５は、本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置の第４実施形態を示す概念図である。なお、図１３〜図１５のうち、図１３は、本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置におけるタービンノズルを示すもので、タービンケーシング上半部に収容したときのタービンノズルの一部切欠き縦断面図であり、図１４は、本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置におけるタービンノズルを示すもので、タービンケーシング下半部に収容したときのタービンノズルの一部切欠き縦断面図であり、図１５は、図１４のＤ−Ｄ矢視方向から見て切断した切断断面図である。
【００９４】
また、第１実施形態の構成要素と同一構成要素には同符号を付す。
【００９５】
本実施形態に係る蒸気タービンの湿分分離装置は、図１３および図１４に示すように、タービンケーシング上半部ＣＵＳおよびタービンケーシング下半部ＣＤＳのそれぞれに収容するタービンノズル２５の背面３４および腹面３５に翼吸込み口３８，３９をそれぞれ設けている点、タービンノズル２５における後縁３３の翼ルート側に吹出し口４０を設けている点、タービンケーシング下半部ＣＤＳに収容するダイアフラム外輪２７からドレン排出口４２を介して復水器（図示せず）に接続する点が第１実施形態と同一であるが、タービンノズル２５の翼内部の構成が異なっている。
【００９６】
このタービンノズル２５の翼内部は、図１３に示すように、タービンケーシング上半部ＣＵＳに収容するダイアフラム外輪２７の空間部３０と翼内空間部２９との連通状態を隔壁５４で塞ぐとともに、塞いだ隔壁５４に接続され、図示しない外周壁吸込み口から吸込まれたドレン４７や蒸気４８をダイアフラム内輪２８の空間部２８に案内する通路５６を備えている。
【００９７】
また、タービンケーシング下半部ＣＤＳに収容するタービンノズル２５の翼内部は、図１４に示すように、ダイアフラム内輪２８の空間部３１と翼内空間部２９との連通状態を隔壁５５で塞ぐとともに、塞いだ隔壁５５に接続され、図１３で示すダイアフラム内輪２８の空間部３１から流れてきたドレン４７をダイアフラム外輪２７の空間部３０に案内する通路５７を備えている。
【００９８】
一方、タービンケーシング上半部ＣＵＳに収容するダイアフラム外輪２７の隔壁５４に接続する通路５６およびタービンケーシング下半部ＣＤＳに収容するダイアフラム内輪２８の隔壁５５に接続する通路５７は、ともに、図１５に示すように、例えば、円筒等の中空筒体５８になっている。
【００９９】
このように、本実施形態は、タービンケーシング上半部ＣＵＳに収容するダイアフラム外輪２７の隔壁５４に接続する通路５６をタービンノズル２５の翼内空間部２９に設けるとともに、タービンケーシング下半部ＣＤＳに収容するダイアフラム内輪２８の隔壁５５に接続する通路５７をタービンノズル２５の翼内空間部２９に設け、ダイアフラム外輪２７の空間部３０あるいはダイアフラム内輪２８の空間部３１に集められたドレン４７を通路５６，５７のそれぞれを介してダイアフラム内輪２８の空間部３１あるいはダイアフラム外輪２７の空間部３０のそれぞれに案内し、ドレン４７をタービンノズル２５からの排出を少なくさせる構成にしたので、ドレン４７の少なくなった分だけ、ドレン４７によるタービン動翼の侵食を低く抑えることができる。
【０１００】
図１６は、本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置の第５実施形態を示す概念図である。なお、本実施形態に係る蒸気タービンの湿分分離装置は、第１実施形態と同様に、タービンケーシング上半部ＣＵＳおよびタービンケーシング下半部ＣＤＳに収容する、例えばタービン最終段落Ｌ−０のタービンノズル２５を適用対象としているが、説明の便宜上、タービンケーシング下半部ＣＤＳに収容するタービンノズル２５にとどめる。
【０１０１】
また、第１実施形態の構成要素と同一構成要素には同一符号を付す。
【０１０２】
本実施形態に係る蒸気タービンの湿分分離装置は、タービンノズル２５の背面３４および腹面３５、翼吸込み口３８，３９をそれぞれ設けている点、タービンノズル２５における後縁３３の翼ルート側に吹出し口４０を設けている点、ダイアフラム外輪２７からドレン排出口４２を介して復水器（図示せず）に接続する点が第１実施形態と同一であるが、タービンノズル２５の翼内部の構成が異なっている。
【０１０３】
このタービンノズル２５の翼内部は、翼内空間部２９を第１空間部５９と第２空間部６０に区画する区画壁６１を設けたものである。
【０１０４】
区画壁６１は、図１７に示すように、背面３３の前縁３２側から腹面３５の中間部分に向って設けられている。
【０１０５】
このように、本実施形態は、タービンノズル２５の翼内空間部２９を第１空間部５９と第２空間部６０とに区画する区画壁６１を設け、タービンケーシング上半部ＣＵＳに収容するダイアフラム内輪（図示せず）から流れ、タービンケーシング下半部ＣＤＳに収容するダダイアフラム内輪２８の空間部３１に集められたドレン４７と翼吸込み口３８から吸込んだドレン４７とを第１空間部５９を介してダイアフラム外輪２７の空間部３０に集め、ここからドレン排出口４２から復水器（図示せず）に排出させ、ドレン４７をタービンノズル２５からの排出を少なくさせる構成にしたので、ドレン４７の少なくなった分だけ、ドレン４７によるタービン動翼の侵食を低く抑えることができる。
【０１０６】
図１８は、本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置の第６実施形態を示す概念図である。なお、本実施形態に係る蒸気タービンの湿分分離装置は、第１実施形態と同様に、タービンケーシング上半部ＣＵＳおよびタービンケーシング下半部ＣＤＳに収容する、例えば、タービン最終段落Ｌ−０のタービンノズル２５を適用対象としているが、説明の便宜上、タービンケーシング上半部ＣＵＳに収容するタービンノズル２５にとどめる。
【０１０７】
また、第１実施形態の構成要素と同一構成要素には同一符号を付す。
【０１０８】
本実施形態に係る蒸気タービンの湿分分離装置は、タービンノズル２５の背面３４および腹面３５、翼吸い込み口３８，３９をそれぞれ設けている点、外周壁３６に外周壁吸込み口３７を設けている点、ダイアフラム内輪２８の空間部３７に集められたドレン４７を図示しないタービンケーシング下半部ＣＤＳに収容するタービンノズルのダイアフラム内輪、翼内空間部、ダイアフラム外輪を介して復水器に排出させる点が第１実施形態と同一であるが、タービンノズル２５の翼内部の構成が異なっている。
【０１０９】
このタービンノズル２５の翼内部は、後縁３３の翼ルート側に備える吸出し口４０側に集められたドレン４１の翼高さ方向の流れを堰きとめる翼高さ方向しゃへい板６２と、翼コード方向の流れを堰きとめる翼コード方向しゃへい板６３とを設けている。
【０１１０】
翼高さ方向しゃへい板６２は、図１９に示すように、背面３４から腹面３５まで延ばして設けられている。
【０１１１】
また、翼コード方向しゃへい板６３は、例えば図２０に示すように、背面３４との間にすき間６４を形成して腹面３５に設け、ドレン４７の流れを防止し、蒸気４８のみをすき間６４から吹出し口４０を介して排出させている。
【０１１２】
このように、本実施形態は、タービンノズル２５における後縁３３の翼ルート側に備える吹出し口４０側にドレン４７の流れを堰きとめて上記４８を翼外により多く排出させる翼高さ方向しゃへい板６２と翼コード方向しゃへい板６３とを設けたので、ドレン４７によるタービン動翼の侵食を少なくさせることができ、吹出し口４０から排出させる蒸気４８の再利用を図ってタービン性能を向上させることができる。
【０１１３】
図２１は、本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置の第７実施形態を示す概念図である。なお、本実施形態に係る蒸気タービンの湿分分離装置は、タービンケーシング下半部ＣＤＳに収容する、例えば、タービン最終段落Ｌ−０のタービンノズル２５を適用対象としている。
【０１１４】
また、第１実施形態の構成要素と同一構成要素には同一符号を付す。
【０１１５】
本実施形態に係る蒸気タービンの湿分分離装置は、タービンケーシング下半部ＣＤＳに収容するタービンノズル２５の背面３４および腹面３５に翼吸い込み口３８，３９をそれぞれ設け、後縁３３の翼ルート側に吹出し口４０を設け、ダイアフラム外輪２７の外周壁３６に外周壁吸込み口３７を設けて第１実施形態の構成と同一にするとともに、ダイアフラム外輪２８や翼吸込み口３８，３９から翼内空間部２９を介してダイアフラム外輪２７に集められたドレン４７を、ドレン排出口４２を介して復水器４９に排出させるドレン処理配管４５に貯排水処理機構部６５、具体的にはＵ字管６６を設けたものである。
【０１１６】
このような構成を備える本実施形態に係る蒸気タービンの湿分分離装置において、翼吸込み口３８，３９の吸込み圧力Ｐ１、翼内空間部２９で吸込んだドレン４７と蒸気４８とを重力を利用して分離し、分離した蒸気を吹出し口４０から排出するときの圧力をＰ２、ダイアフラム外輪２７の空間部３０の圧力をＰＣＡＶ、貯排水処理機構部６５の出口側の圧力をＰ３、ドレン排出口４２から排出されるドレン流量をＦ１とするとき、圧力分布は、図２２に示す圧力分布線図になっている。
【０１１７】
この圧力分布線図から、吹出し口４０から排出される蒸気４８の圧力Ｐ２と、貯排水処理機構部６５の出口圧力Ｐ３とがＰ２＞Ｐ３の関係になっているので、ダイアフラム外輪２７の空間部３０と復水器４４とが何の介装物もない連通状態になっていると、ドレン４７とともに吸込んだ蒸気４８の大部分は、復水器４４に流れる。
【０１１８】
しかし、本実施形態は、ダイアフラム外輪２７のドレン排出口４２と復水器４４とを接続させるドレン処理配管４５に、貯排水処理機構部６５を設け、貯排水処理機構部６５で、ダイアフラム外輪２７の空間部３０と復水器４４との圧力差ΔＰをΔＰ＝ＰＣＡＶ−Ｐ３に維持させ、蒸気４８の流れを通断させる構成にしたので、蒸気４８が吹出し口４０から排出するとき、圧力差（Ｐ１−Ｐ２）として良好に吹出すことができ、蒸気の再活用を図ってタービン性能を向上させることができる。
【０１１９】
なお、本実施形態は、貯排水処理機構部６５にＵ字管６６を用いたが、これに代えてドレン水位の変化に応じて開閉を行うドレントランプでもよい。
【０１２０】
また、本実施形態は、ドレン処理配管４５に貯排水処理機構部６５を設けたが、例えば、図２３に示すように、ドレン処理配管４５に水位計６７と流量調整弁６８とを備えたドレン水量調節機構部６９を設けてもよい。この場合、ドレン水位ＷＬが予め定められた上段設定値を超えたとき、流量調製弁６８を閉じ、また、予め定められた下限設定値よりも低くなったとき、流量調整弁６８を開口すれば、吹出し口４０から排出される蒸気４８の圧力差（Ｐ１−Ｐ２）を充分に確保して蒸気４８を吹出し口４０から良好に吹出すことができる。なお、蒸気タービンに何らかの事情で異常状態が発生し、吹出し口４０から排出される蒸気４８の圧力差（Ｐ１−Ｐ２）が確保できない場合、流量調整弁６８を全開させてドレン４７および蒸気４８の区別なく復水器４４に排出すれば、タービン動翼の侵食抑制に有効である。
【０１２１】
【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の湿分分離装置は、タービンノズルの翼内に吸込んだドレンおよび蒸気を重力を利用して分離し、分離したドレンを一括して処理する手段を備えるとともに、分離した蒸気を主流に排出させる手段を備えて蒸気の再活用を図ったので、ドレンによるタービン動翼の侵食をより一層低く抑えることができ、蒸気の再活用を図ってタービン性能をより一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置の第１実施形態を示すもので、タービンケーシング上半部に収容するタービンノズルの縦断面図。
【図２】図１のＢ−Ｂ矢視方向から見て切断した切断断面図。
【図３】本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置の第１実施形態を示すもので、タービンケーシング上半部に収容するタービンノズルの縦断面図。
【図４】本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置に適用するタービンノズルの翼面に沿った圧力分布を示す圧力分布線図。
【図５】本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置に適用するタービンノズルの半径方向に沿った圧力分布を示す半径方向圧力分布線図。
【図６】本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置に適用するタービンノズルの翼面に沿った圧力分布とタービンノズルの吹出し口の圧力分布とを対比させた圧力分布線図。
【図７】タービンノズルの後縁から流出するドレンと蒸気との速度三角形を示す従来のベクトル線図。
【図８】タービンノズルの後縁から吹出すドレンと蒸気との速度三角形を示す本発明に係るベクトル線図。
【図９】本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置の第２実施形態を示すもので、タービンケーシング上半部に収容するタービンノズルの縦断面図。
【図１０】図９のＣ−Ｃ矢視方向から見て切断した切断展開断面図。
【図１１】図９に示した吹出し口の他の実施例を示す展開図。
【図１２】本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置の第３実施形態を示す概念図。
【図１３】本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置の第４実施形態を示すもので、タービンケーシング上半部に収容するタービンノズルの一部切欠き縦断面図。
【図１４】本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置の第４実施形態を示すもので、タービンケーシング下半部に収容するタービンノズルの一部切欠き縦断面図。
【図１５】図１４のＤ−Ｄ矢視方向から見て切断した切断展開断面図。
【図１６】本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置の第５実施形態を示す概念図。
【図１７】図１６のＥ−Ｅ矢視方向から見て切断した切断展開断面図。
【図１８】本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置の第６実施形態を示す概念図。
【図１９】図１８のＦ−Ｆ矢視方向から見て切断した切断断面図。
【図２０】図１８のＧ−Ｇ矢視方向から見て切断した切断断面図。
【図２１】本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置の第７実施形態を示す概念図。
【図２２】本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置に適用する圧力分布線図。
【図２３】本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置の第８実施形態を示す概念図。
【図２４】従来の蒸気タービンの湿分分離装置を示す概念図。
【図２５】図２４のＡ−Ａ矢視方向から見て切断した切断展開断面図。
【図２６】従来の蒸気タービンに流れる駆動蒸気の流線および水滴流線の軌跡を示す図。
【図２７】従来の蒸気タービンの湿分分離装置において、タービンノズルに吸込んだドレンおよび蒸気のタービンノズル高さ方向に対する湿り度を示す線図。
【図２８】従来の蒸気タービンの湿分分離装置において、タービンノズルに吸込む水膜の挙動を示す図。
【符号の説明】
１ タービンノズル
２ タービン動翼
３ ダイアフラム外輪
４ ダイアフラム内輪
５ タービンディスク
６ 外周壁
７ 前縁
８ 後縁
９ 前縁
１０ 背面
１１ 腹面
１２ 翼吸込み口
１３ 翼吸込み口
１４ 空間部
１５ 空間部
１６ 外周壁
１７ 外周壁吸込み口
１８ 翼空間部
１９ 復水器
２０ 水膜
２１ 途切れ部
２２ 随伴蒸気
２５ タービンノズル
２６ タービン動翼
２７ ダイアフラム外輪
２８ ダイアフラム内輪
２９ 翼内空間部
３０ 空間部
３１ 空間部
３２ 前縁
３３ 後縁
３４ 背面
３５ 腹面
３６ 外周壁
３７ 外周壁吸込み口
３８ 翼吸込み口
３９ 翼吸込み口
４０ 吸出し口
４１ タービンロータ
４２ ドレン排出口
４３ 流量制御弁
４４ 復水器
４５ ドレン処理配管
４６ 水膜
４７ ドレン
４８ 蒸気
４９ 前縁
５０ 吹出し口
５０ａ スリット
５０ｂ 円孔
５１ 吹出し口
５１ａ スリット
５１ｂ 円孔
５２ タービンディスク
５３ ドレン
５４ 隔壁
５５ 隔壁
５６ 通路
５７ 通路
５８ 中空筒体
５９ 第１空間部
６０ 第２空間部
６１ 区画壁
６２ 翼高さ方向しゃへい板
６３ 翼コード方向しゃへい板
６４ すき間
６５ 貯排水処理機構部
６６ Ｕ字管
６７ 水位計
６８ 流量調整弁
６９ ドレン水量調整機構部
【発明の属する技術分野】
本発明は、蒸気タービンの湿分分離装置に係り、特にタービンノズルを支持する外周壁やタービンノズル自体に吸込み口を備え、タービン駆動蒸気とドレンとを分離する蒸気タービンの湿分分離装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
原子力タービン、地熱タービン、あるいは火力タービンのタービン低圧部では、タービン駆動蒸気の温度・圧力が比較的低いので、膨張仕事中に一部が凝縮し、ドレンとなって蒸気通路の内外周壁やタービン動翼に流れる。
【０００３】
蒸気通路の内外周壁やタービン動翼を流れるドレンは、やがて比較的粒径の大きい水滴に成長し、タービン動翼の前縁を浸食したり、タービン動翼の回転に対する衝突抵抗を生じタービン翼の翼効率を低下させる要因になっている。
【０００４】
タービン翼の翼効率を低下させる要因となる水滴の軌跡と、タービン駆動蒸気の軌跡との挙動を図２６を用いて今少し詳しく説明する。
【０００５】
図２６における蒸気タービンは、タービン低圧部の一部を子午面から見たものであり、タービン最終段落Ｌ−０の一つ前の最終前段タービン段落Ｌ−１とタービン最終段落Ｌ−０とを示している。
【０００６】
最終前段タービン段落Ｌ−１とタービン最終段落Ｌ−０は、ともに、タービンノズル１とタービン動翼２とをペアにして組合せる構成になっている。
【０００７】
ここで、タービンノズル１は、ダイアフラム外輪３とダイアフラム内輪４とで支持され、蒸気の持つエネルギを速度エネルギに替える機能を持っている。
【０００８】
また、タービン動翼２は、タービンディスク５に植設され、高い速度エネルギを持つ蒸気の流れを後流側に転向させる機能を持っている。
【０００９】
このような構成を備えたタービン低圧部において、破線で示すタービン駆動蒸気が流線Ｋの軌跡を辿るのに対し、成長した水滴は、遠心力やコリオリ等の影響を受けるため、図示の実線で示すように、最終前段タービン段落Ｌ−１とタービン最終段落Ｌ−０との間にかけてダイアフラム外輪３の外周壁６に向って水滴流線Ｌの軌跡を採っている。
【００１０】
水滴流線Ｌとしての軌跡を採る水滴は、タービン最終段落Ｌ−０のタービンノズル１に向う間に成長し、タービン最終段落Ｌ−０のタービンノズル１の前縁７に付着し、やがて水膜Ｍとして成長する。
【００１１】
水膜Ｍは、発達しながらタービンノズル１の後縁８に流れた後、タービン駆動蒸気の蒸気力により吹き切られてタービン駆動蒸気の流線Ｋに混入し、水滴を含む霧状としてタービン動翼２に流れる。このときの水滴は、当初に較べて粒径が数千倍以上になっている。
【００１２】
このように大きく成長した水滴は、タービン駆動蒸気の流線Ｋとともにタービン動翼２の前縁９に衝突し、その衝撃力によりタービン動翼２の前縁９にエロージョンを引き起させる要因になっている。
【００１３】
水滴発生の根源場所の一つでもある、例えば最終前段タービン段落Ｌ−１のタービンノズル１の湿り度を、モデルタービンにより仔細に観察してみると、その湿り度は、図２７に示すように、タービンノズル１のダイアフラム外輪３の外周壁６側がより高くなっていることがわかった。このため、タービン最終段落Ｌ−０のタービンノズル１では、図２６で示すように、最終前段タービン段落Ｌ−１のタービン動翼２で生成された水滴がタービン駆動蒸気の流線Ｋとともに集められ、水膜Ｍとなって発達してゆくものと考えられる。
【００１４】
このような弊害を取り除く手段には、例えば特公昭４９−９５２２号公報等で示す技術が既に公表されている（特許文献１参照）。
【００１５】
この技術は、図２４および図２５に示すように、タービンノズル１の背面１０および腹面１１に翼吸込み口１２，１３を設けるとともに、タービンノズル１の両端を支持するダイアフラム外輪３およびダイアフラム内輪４の内部を空間部１４，１５として形成し、ダイアフラム外輪３の外周壁１６に形成する外周壁吸込み口１７やタービンノズル１に形成する翼吸込み口１２，１３でドレンを吸込み、吸込んだドレンを翼空間部１８を介してダイアフラム外輪３の空間部１４に集め、ここから復水器１９に排出させている。
【００１６】
この技術によれば、翼吸込み口１２，１３は、比較的ドレンの集まり易い背面１０の前縁７の外径側や腹面１１の後縁８近傍における外径側の通路部外周壁に開口しているので、最終前段タービン段落Ｌ−１で発生したドレンを取り除き、後段落のタービン最終段落Ｌ−０のタービン動翼２に発生する水滴による弊害を低く抑えている。
【００１７】
【特許文献１】
特公昭４９−９５２２号公報
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、翼面や壁面を流れる水滴は、常に均一膜を形成するわけではなく、図２４および図２５に示すように、翼吸込み口１２，１３において、水膜２０の途切れ部２１が生じる。
【００１９】
また、ドレンを吸込む翼吸込み口１２，１３は、通常、水滴を充分に吸込むことができるよう膜厚以上の幅で設計されているため、翼吸込み口１２，１３の全スパンにわたって水膜２０を均一に形成されたとしても、図２８に示すように、翼吸込み口１２，１３が完全に水膜２０で満たされることはなく、隙間ＣＬができるようになっている。
【００２０】
このような途切れ部２１や隙間ＣＬからは、水滴と同時にタービン駆動蒸気の一部が随伴蒸気２２として巻き込んで吸込まれ、復水器１９まで持ち去られる。このため、後段落のタービン最終段落Ｌ−０を通過するタービン駆動蒸気の蒸気量は、随伴蒸気２２として巻き込んだ流量分が減少することになり、タービン出力の減少を招き、プラント性能低下の一因になっていた。
【００２１】
本発明は、このような点に鑑みてなされたもので、タービン駆動蒸気の温度、圧力が比較的低いタービン低圧部において発生するドレンによる侵食を防止し、ドレンによるタービン動翼の回転抵抗を抑制しつつ、ドレンとともに巻き込んだ蒸気によるタービン駆動蒸気の流量減少に伴うタービン性能低下を防止する蒸気タービンの湿分分離装置を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置は、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、タービンケーシングをタービンケーシング上半部とタービンケーシング下半部とに二分割し、二分割したタービンケーシング上半部およびタービンケーシング下半部のそれぞれにタービンノズルを収容し、収容したタービンノズルの背面および腹面のそれぞれに翼吸込み口を備えるとともに、前記タービンノズルの両端をダイアフラム外輪とダイアフラム内輪とで支持する蒸気タービンの湿分分離装置において、前記タービンノズルは、後縁に吹出し口を備えたものである。
【００２３】
また、本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置は、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、タービンノズルの後縁に設けた吹出し口は、翼ルート側であることを特徴とするものである。
【００２４】
また、本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置は、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、タービンノズルを支持するダイアフラム外輪は、集めたドレンを復水器に排出させるドレン処理配管に流量制御弁を設けたものである。
【００２５】
また、本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置は、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、タービンノズルの後縁に設けた吹出し口は、タービンノズルの下流側に位置するタービン動翼の回転方向と同一方向の向きに形成したものである。
【００２６】
また、本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置は、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、タービンノズルを支持するダイアフラム内輪は、吹出し口を備えたものである。
【００２７】
また、本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置は、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、ダイアフラム内輪に設けた吹出し口は、前記ダイアフラム内輪の頂部側に設けたものである。
【００２８】
また、本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置は、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、
また、本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置は、上述の目的を達成するために、ダイアフラム内輪の頂部側に設けた吹出し口は、タービンケーシング下半部に収容させたものである。
【００２９】
また、本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置は、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、ダイアフラム内輪に設けた吹出し口は、前記ダイアフラム内輪の側部に設けたものである。
【００３０】
また、本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置は、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、ダイアフラム内輪の側部に設けた吹出し口は、タービンケーシング下半部に収容させたものである。
【００３１】
また、本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置は、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、吹出し口は、スリットであることを特徴とするものである。
【００３２】
また、本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置は、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、吹出し口は、円孔であることを特徴とするものである。
【００３３】
また、本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置は、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、タービンノズルは、翼内の翼内空間部を区画し、ダイアフラム外輪とダイアフラム内輪とを互いに連通させる中空筒体の通路を備えたものである。
【００３４】
また、本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置は、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、タービンノズルは、背面の前縁側から腹面の中間部分に向って区画壁を備えたものである。
【００３５】
また、本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置は、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、タービンノズルは、翼内空間部の後縁の吹出し口側に翼高さ方向しゃへい板と翼コード方向しゃへい板とを備えたものである。
【００３６】
また、本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置は、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、タービンケーシングをタービンケーシング上半部とタービンケーシング下半部とに二分割し、二分割したタービンケーシング上半部およびタービンケーシング下半部のそれぞれにタービンノズルを収容し、収容したタービンノズルの背面および腹面のそれぞれに翼吸込み口を備えるとともに、前記タービンノズルの両端をダイアフラム内輪とダイアフラム内輪とで支持する蒸気タービンの湿分分離装置において、前記タービンケーシング下半部に収容し、前記タービンノズルを支持するダイアフラム外輪と復水器とを互いに連通させるドレン処理配管に貯排水処理機構部を備えたものである。
【００３７】
また、本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置は、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、貯排水処理機構部はＵ字管およびドレントランプのうち、いずれかを選択したものである。
【００３８】
また、本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置は、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、タービンケーシングをタービンケーシング上半部とタービンケーシング下半部とに二分割し、二分割したタービンケーシング上半部およびタービンケーシング下半部のそれぞれにタービンノズルを収容し、収容したタービンノズルの背面および腹面のそれぞれに翼吸込み口を備えるとともに、前記タービンノズルの両端をダイアフラム外輪とダイアフラム内輪とで支持する蒸気タービンの湿分分離装置において、前記タービンケーシング下半部に収容し、前記タービンノズルを支持するダイアフラム外輪と復水器とを互いに連通させるドレン処理配管にドレン水量調節機構部を備えたものである。
【００３９】
また、本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置は、上述の目的を達成するために、請求項１８に記載したように、ドレン水量調節機構部は、水位計と水位計の信号によって開閉する流量調整弁とを備えたものである。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置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。
【００４１】
図１〜図３は、本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置の第１実施形態を示す概念図である。なお、図１〜図３のうち、図１は、本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置におけるタービンノズルを示すもので、タービンケーシング上半部に収容したときのタービンノズルの縦断面図であり、図２は、図１のＢ−Ｂ矢視方向から見て切断した切断断面図であり、図３は、本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置におけるタービンノズルを示すもので、タービンケーシング下半部に収容したときのタービンノズルの縦断面図である。
【００４２】
図１は、タービンノズル２５とタービン動翼２６とをペアにして組合せたタービン段落の複数段落のうち、一部を抜き出した、例えばタービン最終段落Ｌ−０を、タービンケーシングをタービンケーシング上半部ＣＵＳとタービンケーシング下半部ＣＤＳとに二分割した、そのタービンケーシング上半部ＣＵＳに収容していることを示している。
【００４３】
このタービン最終段落Ｌ−０を構成するタービンノズル２５は、前縁３２、後縁３３、背面３４、腹面３５を備える滑らかな曲線の流線形状に形成するとともに、両端を、タービンロータ４１の中心に対し、翼ルート側（翼根元側）のダイアフラム内輪２８とその外側のダイアフラム外輪２７とで支持している。
【００４４】
ダイアフラム外輪２７およびダイアフラム内輪２８は、ともにその内部を空間部３０，３１として形成する一方、ダイアフラム外輪２７の外周壁３６に外周壁吸込み口３７を備え、空間部３０に連通させている。
【００４５】
また、タービンノズル２５は、ドレン４７が集中して集まる背面３４、腹面３５のそれぞれに翼吸込み口３８，３９を備えて翼内空間部２９に連通させるとともに、翼内空間部２９に吸込んだドレン４７のうち、重力を利用して水滴から分割した熱エネルギの未だ高い蒸気をタービン駆動蒸気（以下、主流ＳＴと記す）に合流させる吹出し口４０を後縁３３の翼ルート側（翼根元部側）に設けている。
【００４６】
タービンノズル２５の後縁３３の翼ルート側に設けた吹出し口４０は、図２に示すように、背面３４の湾曲面と腹面３５の湾曲面とのうち、腹面３５の端部側に形成し、スリット、長円孔、または円孔等のうち、いずれかの形状で形成している。
【００４７】
図３は、タービンノズル２５とタービン動翼２６とをペアにして組合わせた、例えばタービン最終段落Ｌ−０をタービンケーシング下半部ＣＤＳに収容していることを示している。
【００４８】
このタービン最終段落Ｌ−０を構成するタービンノズル２５も、上述のタービンケーシング上半部ＣＵＳに収容されたものと同様に、タービンロータ４１の中心ＣＬに対する翼ルート側（翼根元側）のダイアフラム内輪２８とその外側のダイアフラム外輪２７とで支持され、ドレン４７が集中して集まる背面３４と腹面３５のそれぞれに翼吸込み口３８，３９を備えて翼内空間部２９に連通させ、翼内空間部２９に吸込んだドレン４７のうち、重力を利用して水滴が分離した熱エネルギの未だ高い蒸気を主流ＳＴに合流させる吹出し口４０を、上述と同様に、後縁３３の翼ルート側（翼根元部側）で、腹面３５の端部側に設けている。
【００４９】
また、タービンノズル２５は、その翼チップ（翼先端部）側に備えたダイアフラム外輪２７の外周壁３６に外周壁吸込み口３７を設ける一方、外周壁吸込み口３７で吸込んだドレン４７を、図１に示すタービンケーシング上半部ＣＵＳのダイアフラム内輪２８から図２に示すタービンケーシングＣＤＳのダイアフラム内輪２８、翼内空間部２９を介して流れてくるドレン４７に合流させ、合流後、ダイアフラム外輪２７のドレン排出口４２から流量制御弁４３を介して復水器４４に排出させるドレン処理配管４５を備えている。
【００５０】
このような構成を備える蒸気タービンの湿分分離装置において、タービンノズル２５が吸込んだドレンおよび蒸気の流れの良否を検討する。
【００５１】
（１）タービンノズル２５の翼面における圧力分布とドレンの流れとの関係
図４は、タービンノズル２５の背面３４、腹面３５のそれぞれに翼吸込み口３８，３９を設けたときの軸方向の圧力分布線図を示している。図４から、タービンノズル２５の背面３４、腹面３５のそれぞれに設けた翼吸込み口３８，３９は、同一圧力レベルの位置に設けている。
【００５２】
また、図５は、タービンノズル２５の出口圧力（静圧）における半径方向（高さ方向）圧力分布を示す半径方向圧力分布線図である。
【００５３】
今、主流ＳＴが湿り状態となるタービン低圧部において、タービンノズル２５とタービン動翼２６の膨張比を表す反動度は、一般に、翼ルート側で小さく、翼チップ側で大きくなる設計を行っている。このため、タービンノズル２５の入口側の半径方向圧力（静圧）分布とタービン動翼２６の出口側半径方向圧力（静圧）分布を一定として設計すると、タービンノズル２５の出口側の半径方向圧力（静圧）分布は、図５に示すように、翼ルート側から翼チップ側に向って増加する。
【００５４】
しかも、図４で示したように、翼吸込み口３８，３９でのドレン吸込み圧力は、タービンノズル２５の出口圧力よりも高いから、ドレン吸込み圧力とタービンノズル２５における後縁３３の吹出し口４０の蒸気圧力との差ＤＰｍｉｎは、図５に示すように充分に確保することができる。
【００５５】
また、図６は、タービンノズル２５の後縁３３における翼ルート側で、腹面３５の端部側に設けた吹出し口４０の圧力分布とタービンノズル２５の背面３４、腹面３５の圧力分布とを対比させた圧力分布線図である。
【００５６】
吹出し口４０は、後縁３３の強度保証を兼ねて腹面３５の端部側に設けているものの、その位置が後縁３３の翼ルート側に形成している。このため、図５に示すように、翼ルート側から翼チップ側に向って圧力降下が漸次増加しているので、翼吸込み口３８，３９のドレン吸込み圧力Ｐ１と吹出し口４０の吹出し口蒸気圧力Ｐ２との差圧ΔＰは確保されることが図６からわかった。
【００５７】
図４〜図６に示す圧力分布線図は、すべて実験等で検証したものであり、これらの線図から翼吸込み口３８，３９から吸込んだドレン４７のうち、未だ熱エネルギの高い蒸気４８は、滞りなく、かつ良好に吹出し口４５から主流ＳＴに合流することがわかった。
【００５８】
（２）ドレンおよび蒸気の挙動
次に、タービンノズル２５の背面３４および腹面３５に付着する水膜４６等に基づくドレン４７および水膜４６に巻込まれた主流ＳＴの一部の蒸気４８の挙動を説明する。
【００５９】
タービンケーシング上半部ＣＵＳに位置するタービンノズル２５は、図１に示すように、背面３４および腹面３５に付着する水膜４６と水膜４６によって巻込まれた主流ＳＴの一部の蒸気４８とが同時に翼吸込み口３８，３９および外周壁吸込み口３７から翼内空間部２９に吸込まれる。
【００６０】
翼内空間部２９での水膜４６は、流速を失ってドレン４７となり、ダイアフラム内輪２８の空間部３１に大部分が流れる。
【００６１】
一方、水膜４６によって巻込まれた主流ＳＴの一部の蒸気４８は、翼吸込み口３８，３９から流れの向きを変え、後縁３３の翼ルート側の吹出し口４０に向い、ここから吹出されて主流ＳＴと合流する。その際、ドレン４７も吹出し口４０から吹出されるが、その量はわずかである。
【００６２】
このように、本実施形態は、タービンケーシング上半部ＣＵＳに収容されたタービンノズル２５における後縁３３の翼ルート側に吹出し口４０を備え、タービンノズル２５の背面３４および腹面３５のそれぞれに設けた翼吸込み口３８．３９で吸込んだ水膜４６および蒸気４８のうち、重力を利用して分離した蒸気４８を吹出し口４０から主流ＳＴに合流させるので、蒸気の再活用を図ってタービン性能を向上させることができる。
【００６３】
また、本実施形態は、吸込んだ水膜４６および蒸気４８のうち、重力を利用して分離したドレン４７の部分をダイアフラム内輪２８の空間部３１に集め、吹出し口４０から吹出すドレン４７をより一層少なくさせたので、下流側に位置するタービン動翼２６への侵食を少なくさせることができ、ドレン４７に基づくタービン動翼２６の回転抵抗を抑制することができる。
【００６４】
一方、タービンケーシング下半部ＣＤＳに収容されたタービンノズル２５は、図３に示すように、背面３４および腹面３５のそれぞれに設けた翼吸込み口３８，３９から吸込んだ水膜４６と、外周壁３６に設けた外周壁吸込み口３７から吸込んだドレン４７と、タービンケーシング上半部ＣＵＳに収容されたタービンノズル２５のダイアフラム内輪２８から流れてきたドレン４７とを翼内空間部２９を介してダイアフラム外輪２７に集め、ここからドレン排出口４２、流量制御弁４３を備えたドレン処理配管４５を介して復水器４４に排出させている。
【００６５】
また、翼吸込み口３８，３９で水膜４６を吸込む際に巻込んだ主流ＳＴの一部の蒸気４８は、翼内空間部２９で重力を利用してドレン４７と分離し、後縁３３の翼ルート側に設けた吹出し口４０から吹出し、主流ＳＴに合流させる。
【００６６】
その際、ダイアフラム内輪２７に集められたドレン４７は、一部を吹出しドレン４９として吹出し口４０から吹出され、主流ＳＴに合流する。
【００６７】
このように、本実施形態は、タービンケーシング下半部ＣＤＳに収容されたタービンノズル２５にも、その後縁３３の翼ルート側に吹出し口４０を備え、吸込んだドレン４７および蒸気のうち、重力を利用して分離した蒸気４８を吹出し口４０から主流ＳＴに合流させるので、蒸気の再活用を図ってタービン性能を向上させることができる。
【００６８】
また、本実施形態は、タービンケーシング上半部ＣＵＳに収容されたタービンノズル２５と同様に、吸込んだドレン４７および蒸気４８のうち、重力を利用して分離したドレン４７の大部分をダイアフラム外輪２７の空間部３０に集め、ここからドレン処理配管４５を介して復水器４４に排出させ、吹出し口４５から吹出すドレン４７をより一層少なくさせたので、下流側に位置するタービン動翼２６への侵食を少なくさせることができ、ドレン４７に基づくタービン動翼２６の回転抵抗を抑制することができる。
【００６９】
（３）翼内で分離された蒸気を翼外に吹出す際、蒸気に混入するドレンの挙動タービンノズル２５の翼内空間部２９で分離した蒸気４８にドレン４７が混入し、ドレン４７を含んだ蒸気４８が後縁３３の翼ルート側に設けた吹出し口４０から吹出す際、下流側に位置するタービン動翼２６にドレン４７が与える影響を、その挙動とともに検討する。
【００７０】
図７は、タービンノズル２５からタービン動翼２６に向って流れる水滴等を含むドレンと蒸気との速度三角形を示す従来のベクトル線図である。
【００７１】
また、図８は、タービンノズル２５からタービン動翼２６に向って流れる水滴等を含むドレンと蒸気との速度三角形を表す本実施形態におけるベクトル線図である。
【００７２】
従来、タービンノズル２５の背面３４および腹面３５に翼吸込み口３８，３９のそれぞれを備えていない場合、タービンノズル２５からタービン動翼２６に向って流れるドレンおよび蒸気は、図７に示すように、翼チップ側の周速ＵＴｉｐが同じであっても、タービンノズル２５の後縁３３から出るドレンの流出絶対速度Ｃ２Ｄや蒸気の流出絶対速度Ｃ２Ｓに較べて小さく、また、タービン動翼２６へのドレンの流入相対速度Ｗ２Ｄが蒸気の流入相対速度Ｗ２Ｓに較べて大きくなっていた。
【００７３】
このため、流入相対速度Ｗ２Ｄが大きくなっているドレンは、タービン動翼２６の前縁４９に衝突し、前縁４９を侵食させたり、回転中のタービン動翼２６の抵抗になったりして、タービン性能の向上に悪影響を与えていた。
【００７４】
しかし、本実施形態では、タービンノズル２５の背面３４および腹面３５に翼吸込み口３８，３９のそれぞれを設けるとともに、後縁３３の翼ルート側に吹出し口４０を設けている。この翼ルート側の吹出し口４０から吹出すドレンおよび上記の速度三角形のベクトル線図は、図８に示すように、吹出し口４０から吹出すドレンの流出絶対速度Ｃ２Ｄが蒸気の流出絶対速度Ｃ２Ｓに較べて小さくなっている。
【００７５】
また、タービン動翼２６へのドレンの流入相対速度Ｗ２Ｄは、周速ＵＲＴが同じであっても、蒸気の流入相対速度Ｗ２Ｓに較べて大きくなっている。
【００７６】
ところが、図７に示した翼チップ側の周速ＵＴｉｐと図８で示した翼ルート側の周速ＵＲＴとを較べた場合、翼ルート側の周速ＵＲＴが小さくなっている。周速ＵＲＴが小さくなった場合、タービン動翼２６へのドレンの流入相対速度Ｗ２Ｄも小さくなる。
【００７７】
したがって、今、タービンノズル２５の翼チップ側から流出するドレンに含まれる水滴の粒径と、タービンノズル２５の翼ルート部側から吹出すドレンに含まれる水滴の粒径を同一径とした場合、タービン動翼２６に衝突するエネルギが速度の二乗に比例するから、タービン動翼２６への流入相対速度Ｗ２Ｄの小さい本実施形態の方がタービン動翼２６への侵食度合がより一層低減される。
【００７８】
このように、本実施形態は、タービンケーシング上半部ＣＵＳおよびタービンケーシング下半部ＣＤＳのそれぞれに収容するタービンノズル２５の背面３４および腹面３５に設けた翼吸込み口３８，３９から吸込んだドレンおよび蒸気を翼内空間部２９で重力を利用して分離させ、分離させたドレンをタービンケーシング下半部ＣＤＳのダイアフラム内輪２７に集めて復水器４４に排出させるとともに、分離させた蒸気をタービンノズル２５における後縁３３の翼ルート側に設けた吹出し口４０から吹出させて主流ＳＴに合流させるので、ドレンによるタービン動翼２６の侵食をより一層抑制することができ、ドレンに基づくタービン動翼２６の抵抗を少なくしてタービン性能を向上させることができる。
【００７９】
図９は、本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置の第２実施形態を示す概念図である。なお、本実施形態に係る蒸気タービンの湿分分離装置は、第１実施形態と同様にタービンケーシングを二分割したタービンケーシング上半部ＣＵＳおよびタービンケーシング下半部ＣＤＳのそれぞれに収容する、例えば、タービン最終段落Ｌ−０のタービンノズル２５を適用対象としているが、説明の便宜上、タービンケーシング上半部ＣＵＳに収容するタービンノズル２５にとどめる。
【００８０】
また、第１実施形態の構成要素と同一構成要素には同一符号を付す。
【００８１】
本実施形態に係る蒸気タービンの湿分分離装置は、タービンノズル２５の背面３４および腹面３５に翼吸込み口３８，３９をそれぞれ設けている点、タービンケーシング上半部ＣＵＳに収容するダイアフラム外輪２７の外周壁３６に外周壁吸込み口３７を設けている点、図示しないタービンケーシング下半部に収容するダイアフラム外輪からドレン処理配管を介して復水器に接続する点が第１実施形態と同一であるが、タービンケーシング上半部ＣＵＳに収容するダイアフラム内輪２８の構成が異なっている。
【００８２】
このダイアフラム内輪２８は、内部を空間部３１に形成するとともに、タービンノズル２５の後縁３３側で、かつ空間部３１の頂部側および側部側のそれぞれに吹出し口５０，５１を備えている。
【００８３】
この吹出し口５０，５１は、図１０に示すように、スリット５０ａ，５１ａとして開口させてもよく、また、図１１に示すように、断面、円孔５０ｂ，５１ｂとして開口させてもよい。
【００８４】
このような構成を備える蒸気タービンの湿分分離装置は、図９に示すように、翼吸込み口３８，３９や外周壁吸込み口３７から吸込んだ水膜４６および水膜４６に巻込まれた蒸気４８が翼内空間部２９を流れる間に蒸気４８を含むドレン４７となるが、この間、重力を利用して、ドレン４７と蒸気４８とに分離する。
【００８５】
分離されたドレン４７は、ダイアフラム内輪２８の空間部３１から吹出し口５１を介して下流側のタービン動翼２６を植設するタービンディスク５２に向って排出される。
【００８６】
また、分離された蒸気４８のうち、一部は空間部３１の側部側に設けた吹出し口５１を介してタービンディスク５２に向って流れ、残は空間部３１の頂部側に設けた吹出し口５０を介してタービン動翼２６に向って排出される。
【００８７】
このように、本実施形態は、ダイアフラム内輪２８に吹出し口５０，５１を設け、タービンノズル２５の翼内空間部２９で分離させたドレン４７を吹出し口５１を介してタービンディスク５２に向って排出させるとともに、タービンノズル２５の翼内空間部２９で分離させた蒸気４８を吹出し口５０を介してタービン動翼２６に向かって排出させる一方、ドレン４７をタービン動翼２６に、直接、衝突させない構成にしたから、タービン動翼２６の侵食をより一層少なくさせることができ、蒸気の再活用を図ることができる。
【００８８】
図１２は、本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置の第３実施形態を示す概念図である。なお、第１実施形態の構成要素と同一構成要素には同一符号を付す。
【００８９】
本実施形態に係る蒸気タービンの湿分分離装置は、タービンノズル２５における後縁３３の翼ルート側に設けた吹出し口４０を破線で示す主流ＳＴの流れ方向の向きから、タービン動翼２６の回転方向と同一方向の向きに偏向させたものである。
【００９０】
従来、タービンノズル２５における後縁３３の翼ルート側に設けた吹出し口４０から吹出すドレン５３の速度三角形は、流出絶対速度Ｃ２Ｄ０、周速ＵＲＴに対し、流出相対速度Ｗ２Ｄ０が比較的大きくなっていた。
【００９１】
本実施形態は、ドレン５３の流出相対速度Ｗ２Ｄ０が大きいと、下流側に位置するタービン動翼２６に衝突するドレン５３の衝突力が大きくなり、タービン動翼２６の受ける侵食が大きくなることを考慮したもので、吹出し口４０を、破線で示す主流ＳＴの流れ方向の向きからタービン動翼２６の回転方向と同一方向の向きに偏向させ、ドレン５３の流出絶対速度Ｃ２Ｄ１、周速ＵＲＴに対し、流出相対速度Ｗ２Ｄ１を従来の流出相対速度Ｗ２Ｄ０に較べてＤＶだけ小さくしたものである。
【００９２】
このように、本実施形態は、吹出し口４０を、主流ＳＴの流れ方向の向きからタービン動翼２６の回転方向と同一方向の向きに偏向させ、吹出し口４０から排出させるドレン５３の流出相対速度Ｗ２Ｄ１を従来に較べてＤＶだけ小さくさせたので、ドレン５３のタービン動翼２６への衝突力が低くなり、その分、タービン動翼２６の受ける侵食を低く抑えることができる。なお、本実施形態は、吹出し口４０を、主流ＳＴの流れ方向の向きからタービン動翼２６の回転方向と同一方向の向きに偏向させたが、このような手法を図１１に示した吹出し口５０，５１に採り入れてもよい。
【００９３】
図１３〜図１５は、本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置の第４実施形態を示す概念図である。なお、図１３〜図１５のうち、図１３は、本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置におけるタービンノズルを示すもので、タービンケーシング上半部に収容したときのタービンノズルの一部切欠き縦断面図であり、図１４は、本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置におけるタービンノズルを示すもので、タービンケーシング下半部に収容したときのタービンノズルの一部切欠き縦断面図であり、図１５は、図１４のＤ−Ｄ矢視方向から見て切断した切断断面図である。
【００９４】
また、第１実施形態の構成要素と同一構成要素には同符号を付す。
【００９５】
本実施形態に係る蒸気タービンの湿分分離装置は、図１３および図１４に示すように、タービンケーシング上半部ＣＵＳおよびタービンケーシング下半部ＣＤＳのそれぞれに収容するタービンノズル２５の背面３４および腹面３５に翼吸込み口３８，３９をそれぞれ設けている点、タービンノズル２５における後縁３３の翼ルート側に吹出し口４０を設けている点、タービンケーシング下半部ＣＤＳに収容するダイアフラム外輪２７からドレン排出口４２を介して復水器（図示せず）に接続する点が第１実施形態と同一であるが、タービンノズル２５の翼内部の構成が異なっている。
【００９６】
このタービンノズル２５の翼内部は、図１３に示すように、タービンケーシング上半部ＣＵＳに収容するダイアフラム外輪２７の空間部３０と翼内空間部２９との連通状態を隔壁５４で塞ぐとともに、塞いだ隔壁５４に接続され、図示しない外周壁吸込み口から吸込まれたドレン４７や蒸気４８をダイアフラム内輪２８の空間部２８に案内する通路５６を備えている。
【００９７】
また、タービンケーシング下半部ＣＤＳに収容するタービンノズル２５の翼内部は、図１４に示すように、ダイアフラム内輪２８の空間部３１と翼内空間部２９との連通状態を隔壁５５で塞ぐとともに、塞いだ隔壁５５に接続され、図１３で示すダイアフラム内輪２８の空間部３１から流れてきたドレン４７をダイアフラム外輪２７の空間部３０に案内する通路５７を備えている。
【００９８】
一方、タービンケーシング上半部ＣＵＳに収容するダイアフラム外輪２７の隔壁５４に接続する通路５６およびタービンケーシング下半部ＣＤＳに収容するダイアフラム内輪２８の隔壁５５に接続する通路５７は、ともに、図１５に示すように、例えば、円筒等の中空筒体５８になっている。
【００９９】
このように、本実施形態は、タービンケーシング上半部ＣＵＳに収容するダイアフラム外輪２７の隔壁５４に接続する通路５６をタービンノズル２５の翼内空間部２９に設けるとともに、タービンケーシング下半部ＣＤＳに収容するダイアフラム内輪２８の隔壁５５に接続する通路５７をタービンノズル２５の翼内空間部２９に設け、ダイアフラム外輪２７の空間部３０あるいはダイアフラム内輪２８の空間部３１に集められたドレン４７を通路５６，５７のそれぞれを介してダイアフラム内輪２８の空間部３１あるいはダイアフラム外輪２７の空間部３０のそれぞれに案内し、ドレン４７をタービンノズル２５からの排出を少なくさせる構成にしたので、ドレン４７の少なくなった分だけ、ドレン４７によるタービン動翼の侵食を低く抑えることができる。
【０１００】
図１６は、本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置の第５実施形態を示す概念図である。なお、本実施形態に係る蒸気タービンの湿分分離装置は、第１実施形態と同様に、タービンケーシング上半部ＣＵＳおよびタービンケーシング下半部ＣＤＳに収容する、例えばタービン最終段落Ｌ−０のタービンノズル２５を適用対象としているが、説明の便宜上、タービンケーシング下半部ＣＤＳに収容するタービンノズル２５にとどめる。
【０１０１】
また、第１実施形態の構成要素と同一構成要素には同一符号を付す。
【０１０２】
本実施形態に係る蒸気タービンの湿分分離装置は、タービンノズル２５の背面３４および腹面３５、翼吸込み口３８，３９をそれぞれ設けている点、タービンノズル２５における後縁３３の翼ルート側に吹出し口４０を設けている点、ダイアフラム外輪２７からドレン排出口４２を介して復水器（図示せず）に接続する点が第１実施形態と同一であるが、タービンノズル２５の翼内部の構成が異なっている。
【０１０３】
このタービンノズル２５の翼内部は、翼内空間部２９を第１空間部５９と第２空間部６０に区画する区画壁６１を設けたものである。
【０１０４】
区画壁６１は、図１７に示すように、背面３３の前縁３２側から腹面３５の中間部分に向って設けられている。
【０１０５】
このように、本実施形態は、タービンノズル２５の翼内空間部２９を第１空間部５９と第２空間部６０とに区画する区画壁６１を設け、タービンケーシング上半部ＣＵＳに収容するダイアフラム内輪（図示せず）から流れ、タービンケーシング下半部ＣＤＳに収容するダダイアフラム内輪２８の空間部３１に集められたドレン４７と翼吸込み口３８から吸込んだドレン４７とを第１空間部５９を介してダイアフラム外輪２７の空間部３０に集め、ここからドレン排出口４２から復水器（図示せず）に排出させ、ドレン４７をタービンノズル２５からの排出を少なくさせる構成にしたので、ドレン４７の少なくなった分だけ、ドレン４７によるタービン動翼の侵食を低く抑えることができる。
【０１０６】
図１８は、本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置の第６実施形態を示す概念図である。なお、本実施形態に係る蒸気タービンの湿分分離装置は、第１実施形態と同様に、タービンケーシング上半部ＣＵＳおよびタービンケーシング下半部ＣＤＳに収容する、例えば、タービン最終段落Ｌ−０のタービンノズル２５を適用対象としているが、説明の便宜上、タービンケーシング上半部ＣＵＳに収容するタービンノズル２５にとどめる。
【０１０７】
また、第１実施形態の構成要素と同一構成要素には同一符号を付す。
【０１０８】
本実施形態に係る蒸気タービンの湿分分離装置は、タービンノズル２５の背面３４および腹面３５、翼吸い込み口３８，３９をそれぞれ設けている点、外周壁３６に外周壁吸込み口３７を設けている点、ダイアフラム内輪２８の空間部３７に集められたドレン４７を図示しないタービンケーシング下半部ＣＤＳに収容するタービンノズルのダイアフラム内輪、翼内空間部、ダイアフラム外輪を介して復水器に排出させる点が第１実施形態と同一であるが、タービンノズル２５の翼内部の構成が異なっている。
【０１０９】
このタービンノズル２５の翼内部は、後縁３３の翼ルート側に備える吸出し口４０側に集められたドレン４１の翼高さ方向の流れを堰きとめる翼高さ方向しゃへい板６２と、翼コード方向の流れを堰きとめる翼コード方向しゃへい板６３とを設けている。
【０１１０】
翼高さ方向しゃへい板６２は、図１９に示すように、背面３４から腹面３５まで延ばして設けられている。
【０１１１】
また、翼コード方向しゃへい板６３は、例えば図２０に示すように、背面３４との間にすき間６４を形成して腹面３５に設け、ドレン４７の流れを防止し、蒸気４８のみをすき間６４から吹出し口４０を介して排出させている。
【０１１２】
このように、本実施形態は、タービンノズル２５における後縁３３の翼ルート側に備える吹出し口４０側にドレン４７の流れを堰きとめて上記４８を翼外により多く排出させる翼高さ方向しゃへい板６２と翼コード方向しゃへい板６３とを設けたので、ドレン４７によるタービン動翼の侵食を少なくさせることができ、吹出し口４０から排出させる蒸気４８の再利用を図ってタービン性能を向上させることができる。
【０１１３】
図２１は、本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置の第７実施形態を示す概念図である。なお、本実施形態に係る蒸気タービンの湿分分離装置は、タービンケーシング下半部ＣＤＳに収容する、例えば、タービン最終段落Ｌ−０のタービンノズル２５を適用対象としている。
【０１１４】
また、第１実施形態の構成要素と同一構成要素には同一符号を付す。
【０１１５】
本実施形態に係る蒸気タービンの湿分分離装置は、タービンケーシング下半部ＣＤＳに収容するタービンノズル２５の背面３４および腹面３５に翼吸い込み口３８，３９をそれぞれ設け、後縁３３の翼ルート側に吹出し口４０を設け、ダイアフラム外輪２７の外周壁３６に外周壁吸込み口３７を設けて第１実施形態の構成と同一にするとともに、ダイアフラム外輪２８や翼吸込み口３８，３９から翼内空間部２９を介してダイアフラム外輪２７に集められたドレン４７を、ドレン排出口４２を介して復水器４９に排出させるドレン処理配管４５に貯排水処理機構部６５、具体的にはＵ字管６６を設けたものである。
【０１１６】
このような構成を備える本実施形態に係る蒸気タービンの湿分分離装置において、翼吸込み口３８，３９の吸込み圧力Ｐ１、翼内空間部２９で吸込んだドレン４７と蒸気４８とを重力を利用して分離し、分離した蒸気を吹出し口４０から排出するときの圧力をＰ２、ダイアフラム外輪２７の空間部３０の圧力をＰＣＡＶ、貯排水処理機構部６５の出口側の圧力をＰ３、ドレン排出口４２から排出されるドレン流量をＦ１とするとき、圧力分布は、図２２に示す圧力分布線図になっている。
【０１１７】
この圧力分布線図から、吹出し口４０から排出される蒸気４８の圧力Ｐ２と、貯排水処理機構部６５の出口圧力Ｐ３とがＰ２＞Ｐ３の関係になっているので、ダイアフラム外輪２７の空間部３０と復水器４４とが何の介装物もない連通状態になっていると、ドレン４７とともに吸込んだ蒸気４８の大部分は、復水器４４に流れる。
【０１１８】
しかし、本実施形態は、ダイアフラム外輪２７のドレン排出口４２と復水器４４とを接続させるドレン処理配管４５に、貯排水処理機構部６５を設け、貯排水処理機構部６５で、ダイアフラム外輪２７の空間部３０と復水器４４との圧力差ΔＰをΔＰ＝ＰＣＡＶ−Ｐ３に維持させ、蒸気４８の流れを通断させる構成にしたので、蒸気４８が吹出し口４０から排出するとき、圧力差（Ｐ１−Ｐ２）として良好に吹出すことができ、蒸気の再活用を図ってタービン性能を向上させることができる。
【０１１９】
なお、本実施形態は、貯排水処理機構部６５にＵ字管６６を用いたが、これに代えてドレン水位の変化に応じて開閉を行うドレントランプでもよい。
【０１２０】
また、本実施形態は、ドレン処理配管４５に貯排水処理機構部６５を設けたが、例えば、図２３に示すように、ドレン処理配管４５に水位計６７と流量調整弁６８とを備えたドレン水量調節機構部６９を設けてもよい。この場合、ドレン水位ＷＬが予め定められた上段設定値を超えたとき、流量調製弁６８を閉じ、また、予め定められた下限設定値よりも低くなったとき、流量調整弁６８を開口すれば、吹出し口４０から排出される蒸気４８の圧力差（Ｐ１−Ｐ２）を充分に確保して蒸気４８を吹出し口４０から良好に吹出すことができる。なお、蒸気タービンに何らかの事情で異常状態が発生し、吹出し口４０から排出される蒸気４８の圧力差（Ｐ１−Ｐ２）が確保できない場合、流量調整弁６８を全開させてドレン４７および蒸気４８の区別なく復水器４４に排出すれば、タービン動翼の侵食抑制に有効である。
【０１２１】
【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の湿分分離装置は、タービンノズルの翼内に吸込んだドレンおよび蒸気を重力を利用して分離し、分離したドレンを一括して処理する手段を備えるとともに、分離した蒸気を主流に排出させる手段を備えて蒸気の再活用を図ったので、ドレンによるタービン動翼の侵食をより一層低く抑えることができ、蒸気の再活用を図ってタービン性能をより一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置の第１実施形態を示すもので、タービンケーシング上半部に収容するタービンノズルの縦断面図。
【図２】図１のＢ−Ｂ矢視方向から見て切断した切断断面図。
【図３】本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置の第１実施形態を示すもので、タービンケーシング上半部に収容するタービンノズルの縦断面図。
【図４】本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置に適用するタービンノズルの翼面に沿った圧力分布を示す圧力分布線図。
【図５】本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置に適用するタービンノズルの半径方向に沿った圧力分布を示す半径方向圧力分布線図。
【図６】本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置に適用するタービンノズルの翼面に沿った圧力分布とタービンノズルの吹出し口の圧力分布とを対比させた圧力分布線図。
【図７】タービンノズルの後縁から流出するドレンと蒸気との速度三角形を示す従来のベクトル線図。
【図８】タービンノズルの後縁から吹出すドレンと蒸気との速度三角形を示す本発明に係るベクトル線図。
【図９】本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置の第２実施形態を示すもので、タービンケーシング上半部に収容するタービンノズルの縦断面図。
【図１０】図９のＣ−Ｃ矢視方向から見て切断した切断展開断面図。
【図１１】図９に示した吹出し口の他の実施例を示す展開図。
【図１２】本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置の第３実施形態を示す概念図。
【図１３】本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置の第４実施形態を示すもので、タービンケーシング上半部に収容するタービンノズルの一部切欠き縦断面図。
【図１４】本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置の第４実施形態を示すもので、タービンケーシング下半部に収容するタービンノズルの一部切欠き縦断面図。
【図１５】図１４のＤ−Ｄ矢視方向から見て切断した切断展開断面図。
【図１６】本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置の第５実施形態を示す概念図。
【図１７】図１６のＥ−Ｅ矢視方向から見て切断した切断展開断面図。
【図１８】本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置の第６実施形態を示す概念図。
【図１９】図１８のＦ−Ｆ矢視方向から見て切断した切断断面図。
【図２０】図１８のＧ−Ｇ矢視方向から見て切断した切断断面図。
【図２１】本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置の第７実施形態を示す概念図。
【図２２】本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置に適用する圧力分布線図。
【図２３】本発明に係る蒸気タービンの湿分分離装置の第８実施形態を示す概念図。
【図２４】従来の蒸気タービンの湿分分離装置を示す概念図。
【図２５】図２４のＡ−Ａ矢視方向から見て切断した切断展開断面図。
【図２６】従来の蒸気タービンに流れる駆動蒸気の流線および水滴流線の軌跡を示す図。
【図２７】従来の蒸気タービンの湿分分離装置において、タービンノズルに吸込んだドレンおよび蒸気のタービンノズル高さ方向に対する湿り度を示す線図。
【図２８】従来の蒸気タービンの湿分分離装置において、タービンノズルに吸込む水膜の挙動を示す図。
【符号の説明】
１ タービンノズル
２ タービン動翼
３ ダイアフラム外輪
４ ダイアフラム内輪
５ タービンディスク
６ 外周壁
７ 前縁
８ 後縁
９ 前縁
１０ 背面
１１ 腹面
１２ 翼吸込み口
１３ 翼吸込み口
１４ 空間部
１５ 空間部
１６ 外周壁
１７ 外周壁吸込み口
１８ 翼空間部
１９ 復水器
２０ 水膜
２１ 途切れ部
２２ 随伴蒸気
２５ タービンノズル
２６ タービン動翼
２７ ダイアフラム外輪
２８ ダイアフラム内輪
２９ 翼内空間部
３０ 空間部
３１ 空間部
３２ 前縁
３３ 後縁
３４ 背面
３５ 腹面
３６ 外周壁
３７ 外周壁吸込み口
３８ 翼吸込み口
３９ 翼吸込み口
４０ 吸出し口
４１ タービンロータ
４２ ドレン排出口
４３ 流量制御弁
４４ 復水器
４５ ドレン処理配管
４６ 水膜
４７ ドレン
４８ 蒸気
４９ 前縁
５０ 吹出し口
５０ａ スリット
５０ｂ 円孔
５１ 吹出し口
５１ａ スリット
５１ｂ 円孔
５２ タービンディスク
５３ ドレン
５４ 隔壁
５５ 隔壁
５６ 通路
５７ 通路
５８ 中空筒体
５９ 第１空間部
６０ 第２空間部
６１ 区画壁
６２ 翼高さ方向しゃへい板
６３ 翼コード方向しゃへい板
６４ すき間
６５ 貯排水処理機構部
６６ Ｕ字管
６７ 水位計
６８ 流量調整弁
６９ ドレン水量調整機構部
Claims (18)
- タービンケーシングをタービンケーシング上半部とタービンケーシング下半部とに二分割し、二分割したタービンケーシング上半部およびタービンケーシング下半部のそれぞれにタービンノズルを収容し、収容したタービンノズルの背面および腹面のそれぞれに翼吸込み口を備えるとともに、前記タービンノズルの両端をダイアフラム外輪とダイアフラム内輪とで支持する蒸気タービンの湿分分離装置において、前記タービンノズルは、後縁に吹出し口を備えたことを特徴とする蒸気タービンの湿分分離装置。
- タービンノズルの後縁に設けた吹出し口は、翼ルート側であることを特徴とする請求項１記載の蒸気タービンの湿分分離装置。
- タービンノズルを支持するダイアフラム外輪は、集めたドレンを復水器に排出させるドレン処理配管に流量制御弁を設けたことを特徴とする請求項１記載の蒸気タービンの湿分分離装置。
- タービンノズルの後縁に設けた吹出し口は、タービンノズルの下流側に位置するタービン動翼の回転方向と同一方向の向きに形成したことを特徴とする請求項１または２記載の蒸気タービンの湿分分離装置。
- タービンノズルを支持するダイアフラム内輪は、吹出し口を備えたことを特徴とする請求項１記載の蒸気タービンの湿分分離装置。
- ダイアフラム内輪に設けた吹出し口は、前記ダイアフラム内輪の頂部側に設けたことを特徴とする請求項５記載の蒸気タービンの湿分分離装置。
- ダイアフラム内輪の頂部側に設けた吹出し口は、タービンケーシング下半部に収容させたものであることを特徴とする請求項６記載の蒸気タービンの湿分分離装置。
- ダイアフラム内輪に設けた吹出し口は、前記ダイアフラム内輪の側部に設けたことを特徴とする請求項５記載の蒸気タービンの湿分分離装置。
- ダイアフラム内輪の側部に設けた吹出し口は、タービンケーシング下半部に収容させたものであることを特徴とする請求項８記載の蒸気タービンの湿分分離装置。
- 吹出し口は、スリットであることを特徴とする請求項５記載の蒸気タービンの湿分分離装置。
- 吹出し口は、円孔であることを特徴とする請求項５記載の蒸気タービンの湿分分離装置。
- タービンノズルは、翼内の翼内空間部を区画し、ダイアフラム外輪とダイアフラム内輪とを互いに連通させる中空筒体の通路を備えたことを特徴とする請求項１記載の蒸気タービンの湿分分離装置。
- タービンノズルは、背面の前縁側から腹面の中間部分に向って区画壁を備えたことを特徴とする請求項１記載の蒸気タービンの湿分分離装置。
- タービンノズルは、翼内空間部の後縁の吹出し口側に翼高さ方向しゃへい板と翼コード方向しゃへい板とを備えたことを特徴とする請求項１記載の蒸気タービンの湿分分離装置。
- タービンケーシングをタービンケーシング上半部とタービンケーシング下半部とに二分割し、二分割したタービンケーシング上半部およびタービンケーシング下半部のそれぞれにタービンノズルを収容し、収容したタービンノズルの背面および腹面のそれぞれに翼吸込み口を備えるとともに、前記タービンノズルの両端をダイアフラム外輪とダイアフラム内輪とで支持する蒸気タービンの湿分分離装置において、前記タービンケーシング下半部に収容し、前記タービンノズルを支持するダイアフラム外輪と復水器とを互いに連通させるドレン処理配管に貯排水処理機構部を備えたことを特徴とする蒸気タービンの湿分分離装置。
- 貯排水処理機構部はＵ字管およびドレントランプのうち、いずれかを選択したことを特徴とする請求項１５記載の蒸気タービンの湿分分離装置。
- タービンケーシングをタービンケーシング上半部とタービンケーシング下半部とに二分割し、二分割したタービンケーシング上半部およびタービンケーシング下半部のそれぞれにタービンノズルを収容し、収容したタービンノズルの背面および腹面のそれぞれに翼吸込み口を備えるとともに、前記タービンノズルの両端をダイアフラム外輪とダイアフラム内輪とで支持する蒸気タービンの湿分分離装置において、前記タービンケーシング下半部に収容し、前記タービンノズルを支持するダイアフラム外輪と復水器とを互いに連通させるドレン処理配管にドレン水量調節機構部を備えたことを特徴とする蒸気タービンの湿分分離装置。
- ドレン水量調節機構部は、水位計とこの水位計の信号によって開閉する流量調整弁とを備えたことを特徴とする請求項１７記載の蒸気タービンの湿分分離装置。
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