JP2004353629A - 蒸気タービン - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明に係る蒸気タービンは、タービンケーシング20を外部ケーシング20a1,20a2と内部ケーシング20b1との二重構造に形成し、前記内部ケーシング20b1の出口側にチップフローガイドとルートフローガイドとで構成するディフューザ29を備え、このディフューザ29の出口側に前記外部ケーシングとベアリングコーン32とで囲われるタービン排気室34を備えた蒸気タービンにおいて、前記チップフローガイド26のうち、チップフローガイド上半部26aは、ストラット33で支持させる構成にしたものである。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、蒸気タービンに係り、特に、膨張仕事を終えたタービン排気を下方(底部)から復水器に排出させる下方(底部)排出型のタービン排気室を備えた蒸気タービンに関する。
【0002】
【従来の技術】
最近の火力発電所等に適用される蒸気タービンでは、性能向上の強化が見直されており、その一つにタービン排気室がある。
【0003】
このタービン排気室は、膨張仕事を終えたタービン排気を復水器に供給するものであり、この構成として図12に示すものがある。
【0004】
図12は、火力発電所等で最も多く使用されている2つのタービン段落が1つのタービンケーシングにまとめられたダブルフロー型(対向流型)と称する低圧タービンの例を示している。
【0005】
この低圧タービンは、横断中心線Hを境にタービンケーシング1を二分割構造にする外部ケーシング上半部1a1および内部ケーシング上半部1b1と、外部ケーシング下半部1a2および内部ケーシング下半部1b2とを備える、いわゆる二重タービンケーシング構造になっている。
【0006】
二重タービンケーシング構造の低圧タービンは、縦断中心線Vの頭部側に位置する蒸気入口部2に接続するクロスオーバ管3を備えるとともに、蒸気入口部2に交差し、横断面中心線Hに沿って延びるタービンロータ4を収容し、このタービンロータ4と内部ケーシング上半部1b1および内部ケーシング下半部1b2との間に蒸気が左右に分流して流れるダブルフロー型式の蒸気通路5a,5bを形成している。
【0007】
ダブルフロー型式の蒸気通路5a,5bには、タービンロータ4の周方向に沿って環状列に配置するタービンノズル6aとタービン動翼7aとを組み合わせたタービン段落8aがタービンロータ4の軸長方向に向って複数段落に亘って設けられている。
【0008】
なお、複数に亘って設けられたタービン段落8aのうち、タービンノズル6a1とタービン動翼7a1とを組み合わせた最初の段落をタービン初段落8a1と称し、タービンノズル6a2とタービン動翼7a2とを組み合わせた最終の段落をタービン最終段落8a2と称す。
【0009】
タービン最終段落8a2の出口側には、その頂部に設けたチップフローガイド9と、その根元部に設けたルートフローガイド10とで構成され、膨張仕事を終えたタービン排気11の案内通路として使用する曲面拡開状のディフューザ12と、タービンロータ4を軸支する軸受13を覆設するベアリングコーン14とが設けられている。ディフューザ12とベアリングコーン14とは、タービン最終段落8a2からのタービン排気11を1箇所に集め反転させ復水器(図示せず)に案内するタービン排気室15に連通している。
【0010】
タービン排気11の案内通路として使用されるディフューザ12は、図13に示すように、タービン排気11を減速して静圧を回復させるものであり、静圧を回復させるために面積比A2/A1(ディフューザ12の環状出口面積A2とタービン最終段落8a2の環状開口面積A1との面積比)を大きくしている。
【0011】
しかし、面積比A2/A1を大きくすると、ディフューザ12は、タービン排気11の流れに剥離を発生させ、静圧の回復の妨げとなるので、ディフューザ長さL0D0と面積比A2/A1との制約を勘案して許される最大限の範囲内で面積比を確保し、効果的な静圧の回復を図っている。
【0012】
一方、ディフューザ12に連通するタービン排気室15は、補強リブ16を備えた外部ケーシング上半部1a1と外部ケーシング下半部1a2とで囲われて広い空間部を形成し、ディフューザ12から外部ケーシング上半部1a1に流れたタービン排気11を反転させ、反転させたタービン排気11にディフューザ12から外部ケーシング下半部1a2に流れたタービン排気11を合流させ、その合流タービン排気を復水器(図示せず)に供給している。
【0013】
このような構成を備える蒸気タービンにおいて、クロスオーバ管3から蒸気入口部2に供給された主蒸気(駆動蒸気)は、タービン段落8aで膨張仕事をした後、復水器に供給されている間にタービン内部損失を発生させている。
【0014】
タービン内部損失には、翼の形状に起因する翼型損失、翼列間を蒸気が通過する際に発生する二次流れ損失、膨張仕事中に発生する蒸気の湿り損失、クロスオーバ管等から発生する管路損失、ディフューザからタービン排気室を経て復水器に流れるタービン排気のタービン排気損失等がある。
【0015】
これらの損失の中で、タービン排気損失は、全タービン内部損失の10%〜20%と非常に大きな割合を占めている。
【0016】
タービン排気損失を少なくさせる発明には、例えば、特開平8−260904号公報(特許文献1参照)、特開平11−200814号公報(特許文献2参照)および特表2002−510769号公報(特許文献3参照)等、数多く開示されているが、未だ完成の域に達しておらず、幾つかの問題が残されている。
【0017】
タービン排気損失を如何にしてより一層少なくさせるかは、エネルギ資源の有効活用になり、ひいてはCO2排出量等の環境破壊防止に寄与するだけに、現在、研究開発が進められているものの、模索中である。
【0018】
【特許文献1】
特開平8−260904号公報
【0019】
【特許文献2】
特開平11−200814号公報
【0020】
【特許文献3】
特表2002−510769号公報
【0021】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、タービン排気損失には、リービング損失、フード損失、環状面積制限損失、ターンナップ損失等がある。
【0022】
これらの損失のうち、フード損失は、タービン排気室から復水器までの圧力損失であり、タービン排気室の型式、形状、サイズ等に大きく依存する。
【0023】
一般に、圧力損失は流速の二乗に比例すると言われているため、許される範囲で、タービン排気室サイズを大きくして流速を低減することが効果的であるが、タービン排気室サイズにはコストや収容する建屋の大きさなどから種々の制約を受ける。
【0024】
また、フード損失は、軸流速度、すなわちタービン排気室15を通過する体積流量に依存する。
【0025】
図14は、縦軸に各タービン排気損失を表わし、横軸に軸流速度を表わした損失線図である。この損失線図において、フード損失は、ディフューザを含めたタービン排気室15の設計に依存するものであるが、圧力損失を少なくさせるためには、許される範囲内でそのサイズを大きくすることが必要とされる。
【0026】
図13は、許される範囲内でタービン排気室を大きくしたものである。この場合、チップフローガイド9は、一端面を内部ケーシング上半部1b1にボルト等の固定手段17で固設する一方、その他端面とグランド部18に係合するベアリングコーン14の端面との間に隙間Xgを設け、組立時の据付誤差等による調整を図っている。
【0027】
ところが、最近のように、蒸気タービンの大容量化が求められてくると、タービン排気室15は、性能向上の観点からより一層の圧力損失の低減化が必要とされている。このため、チップフローガイド9は、破線で示す延長させた部分Yまでディフューザ長さL1D1を長くし、静圧の回復力をより大きくさせようとすると、組立時、外部ケーシング上半部1a1を外部ケーシング下半部1a2に据え付けるとき、あるいは、分解時、外部ケーシング上半部1a1を外部ケーシング下半部1a2から離してクレーン等で吊り上げるとき、延長させた部分Yのチップフローガイド9に接触・干渉する等の問題があり、その作業に多くの労苦を要していた。
【0028】
このため、蒸気タービンには、チップフローガイド9のディフューザ長さL1D1を長くして静圧回復力をより大きく確保させるとともに、外部ケーシング上半部1a1の外部ケーシング下半部1a2に対する組立・分解作業を容易に行なえるタービン排気室15の実現が求められていた。
【0029】
本発明は、このような事情に基づいてなされたもので、ディフューザのより高い静圧回復力の向上を図るとともに、組立、分解作業の容易化との相反する機能を同時に満たすタービン排気室を備える蒸気タービンを提供することを目的とする。
【0030】
【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、タービンケーシングを外部ケーシングと内部ケーシングとの二重構造に形成し、前記内部ケーシングの出口側にチップフローガイドとルートフローガイドとで構成するディフューザを備え、このディフューザの出口側に前記外部ケーシングとベアリングコーンとで囲われるタービン排気室を備えた蒸気タービンにおいて、前記チップフローガイドのうち、チップフローガイド上半部は、ストラットで支持させる構成にしたものである。
【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2に記載したように、ストラットは、ベアリングコーンから延ばしてチップフローガイド上半部を支持させる構成にしたものである。
【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3に記載したように、ストラットは、チップフローガイド上半部の周方向に沿い、横断中心線を基点に角度30°以上の左右に振り分けた位置と、縦断中心線の位置とのそれぞれに配設させたものである。
【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4に記載したように、タービンケーシングを外部ケーシングと内部ケーシングとの二重構造に形成し、前記内部ケーシングの出口側にチップフローガイドとルートフローガイドとで構成するディフューザを備え、このディフューザの出口側に前記外部ケーシングとベアリングコーンとで囲われるタービン排気室を備えた蒸気タービンにおいて、前記チップフローガイドのうち、チップフローガイド上半部は、前記外部ケーシングのうち、外部ケーシング上半部に固設する補強リブで支持させる構成にしたものである。
【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5に記載したように、タービンケーシングを外部ケーシングと内部ケーシングとの二重構造に形成し、前記内部ケーシングの出口側にチップフローガイドとルートフローガイドとで構成するディフューザを備え、このディフューザの出口側に前記外部ケーシングとベアリングコーンとで囲われるタービン排気室を備えた蒸気タービンにおいて、前記チップフローガイドのうち、チップフローガイド上半部は、前記外部ケーシングのうち、外部ケーシング上半部に固設する整流板で支持させる構成にしたものである。
【0035】
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、タービンケーシングを外部ケーシングと内部ケーシングとの二重構造に形成し、前記内部ケーシングの出口側にチップフローガイドとルートフローガイドとで構成するディフューザを備え、このディフューザの出口側に前記外部ケーシングとベアリングコーンとで囲われるタービン排気室を備えた蒸気タービンにおいて、前記チップフローガイドのうち、チップフローガイド上半部の入口側を前記内部ケーシングのうち、内部ケーシング上半部から切り離して隙間を形成し、この隙間に流れ転向要素を装着したものである。
【0036】
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、流れ転向要素は、チップフローガイド上半部との間に吹出口を形成したものである。
【0037】
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、吹出口は、軸方向に対し、角度0°〜30°の範囲に形成したものである。
【0038】
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、タービンケーシングを外部ケーシングと内部ケーシングとの二重構造に形成し、前記内部ケーシングの出口側にチップフローガイドとルートフローガイドとで構成するディフューザを備え、このディフューザの出口側に前記外部ケーシングとベアリングコーンとで囲われるタービン排気室を備えた蒸気タービンにおいて、前記チップフローガイドのうち、チップフローガイド上半部の入口側を前記内部ケーシングのうち、内部ケーシング上半部から切り離して隙間を形成し、この隙間に流れ転向要素を装着するとともに、流れ転向要素の内径をD1とし、前記チップフローガイド上半部の内径をD2とするとき、D1<D2の関係式を満たす一方、前記流れ転向要素と前記チップフローガイド上半部との間に通路を形成したものである。
【0039】
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、通路は、略L字状に形成したものである。
【0040】
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、タービンケーシングを外部ケーシングと内部ケーシングとの二重構造に形成し、前記内部ケーシングの出口側にチップフローガイドとルートフローガイドとで構成するディフューザを備え、このディフューザの出口側に前記外部ケーシングとベアリングコーンとで囲われるタービン排気室を備えた蒸気タービンにおいて、前記チップフローガイドのうち、チップフローガイド上半部の入口側を前記内部ケーシングのうち、内部ケーシング上半部から切り離して隙間を形成し、この隙間にシール部を装着したものである。
【0041】
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、シール部は、閉鎖片とラビリンスパッキング片とを組み合わせたものである。
【0042】
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、シール部は、切欠溝を備えた閉鎖片とリング状弾性片とを組み合わせたものである。
【0043】
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、シール部は、閉鎖片とブラシシール片とを組み合わせたものである。
【0044】
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、タービンケーシングを外部ケーシングと内部ケーシングとの二重構造に形成し、前記内部ケーシングの出口側にチップフローガイドとルートフローガイドとで構成するディフューザを備え、このディフューザの出口側に前記外部ケーシングとベアリングコーンとで囲われるタービン排気室を備えた蒸気タービンにおいて、前記チップフローガイドのうち、チップフローガイド上半部は、ストラットで支持させる構成するとともに、前記ストラット内にスプレー管を挿通させる構成にしたものである。
【0045】
【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。
【0046】
図1は、本発明に係る蒸気タービンの第1実施形態を示す一部切欠上半部部分概念図である。
【0047】
本実施形態に係る蒸気タービンは、横断中心線Hを境にタービンケーシング20を二分割構造にする外部ケーシング上半部20a1および内部ケーシング上半部20b1と、外部ケーシング下半部および内部ケーシング下半部(共に図示せず)とを備える、いわゆる二重タービンケーシング構造になっている。
【0048】
二重タービンケーシング構造の蒸気タービンは、内部ケーシング上半部20b1に収容され、横断中心線Hに沿って軸方向に延びるタービンロータ21を備えている。このタービンロータ21と内部ケーシング上半部20b1との間に形成する蒸気通路22には、タービンロータ21に対して環状列に配置するタービンノズル23とタービン動翼24とを組み合わせて構成するタービン最終段落25が設けられている。なお、外部ケーシング、内部ケーシング等の構成部品は、ほぼ軸対象になっているので、外部ケーシング下半部、内部ケーシング下半部等の説明は省略する。
【0049】
タービン最終段落25の出口側には、その頂部に設けた二分割構造のチップフローガイド26と、その根元部に設けた二分割構造のルートフローガイド27等とで構成され、膨張仕事を終え蒸気通路22から排出されるタービン排気28の案内通路として使用する曲面拡開状のディフューザ29と、タービンロータ21を軸支する軸受30を覆設し、端面EWをグランド部31で支持させた二分割構造のベアリングコーン32とが設けられている。
【0050】
チップフローガイド26、ルートフローガイド27およびベアリングコーン32等とで構成するディフューザ29には、ベアリングコーン32に固設され、チップフローガイド26を支持する板状のストラット(支柱)33が設けられている。
【0051】
このストラット(支柱)33は、ベアリングコーン32の端面EWからチップフローガイド26の上流側の斜め前方に向って延び、チップフローガイド26を支持する一方、チップフローガイド26の入口側の端面SWを内部ケーシング上半部20b1に対し、隙間を設けて自由端にさせている。
【0052】
また、ストラット33は、図2に示すように、チップフローガイド上半部26aの周方向に沿い、横断中心線H1を基点に角度θ=30°以上左右に振り分けた位置と、縦断中心線V1の位置とのそれぞれに配置される。この角度30°以上は、タービン排気28の旋回流等の乱れに伴って発生する振動等にも充分に抗し得るもので、実験で確認した好ましい設置位置である。
【0053】
一方、ディフューザ29の出口側には、タービン排気室34が設けられている。
【0054】
このタービン排気室34は、補強リブ35を備える外部ケーシング上半部20a1と、軸受30を覆設するベアリングコーン32とで囲われた広い空間を形成し、この広い空間で、ディフューザ29から排出されたタービン排気28を反転させて下方向に位置する復水器(図示せず)に供給している。
【0055】
このような構成を備える蒸気タービンは、図1および図2に示すようにクロスオーバ管36から蒸気入口部37に供給される主蒸気(タービン駆動蒸気)をタービン段落で膨張仕事をさせ、タービン最終段落25で膨張仕事を終えたタービン排気28をディフューザ29を介して外部ケーシング上半部20a1等で囲われたタービン排気室34と外部ケーシング上半部20a2等で囲われたタービン排気室34とに供給され、外部ケーシング上半部20a1等で囲われたタービン排気室34に供給されたタービン排気28を反転させ、反転させたタービン排気28を外部ケーシング下半部20a2等で囲われたタービン排気室34に供給されたタービン排気に合流させ、その合流タービン排気を復水器に供給している。
【0056】
その際、蒸気タービンは、内部ケーシング上半部20b1に接続させていたチップフローガイド上半部26aを切り離して自由端SWにし、代ってベアリングコーン32に固設するストラット33で支持させ、チップフローガイド上半部26aの端部Pをベアリングコーン32の端面EWから下流側に向って距離Xgに延設し、ディフューザ長さL1D1を従来に較べてより一層長くする構成にしたので、より一層高い静圧回復力を確保することができ、タービン排気28にストラット33から与えられる整流効果とともに、安定した流れを与えてタービン排気損失をより一層少なくさせることができる。
【0057】
また、本実施形態は、ディフューザ29を構成するチップフローガイド上半部26aをベアリングコーン32に固設するストラット33で支持させたので、外部ケーシング上半部20a1と一緒にチップフローガイド上半部26aを移動させることができ、組立、分解作業の迅速化を図ることができる。
【0058】
なお、本実施形態は、チップフローガイド上半部26aの端部Pをベアリングコーン32の端面EWから下流側に向って距離Xgに延設させるために、チップフローガイド上半部26aをストラット33で支持させたが、この例に限らず、例えば、図3に示すように、外部ケーシング上半部20a1に設けた補強リブ35を延長、利用してチップフローガイド上半部26aを接続させ、チップフローガイド上半部26aの端部Pを延設し、ディフューザ長さL1D1を長くしてもよい。この場合、補強リブ35とチップフローガイド上半部26aとは、位置決め部38で据付調整した後、接続部39で互いが固定される。
【0059】
また、別の例として、例えば、図4に示すように、整流板40および整流板40と補強リブ35とを組み合わせたもののうち、いずれか一方でチップフローガイド上半部26aを支持させてもよい。
【0060】
従来、蒸気タービンは、ディフューザから出るタービン排気のうち、チップフローガイド上半部26a側から出たタービン排気28が外部ケーシング上半部20a1に向う際、内部ケーシング上半部20b1の入口側に向うタービン排気28の流れを防止し、効果的に反転させて下方(外部ケーシング下半部側)に向わせるために、外部ケーシング上半部20a1に整流板40を設けることがある。
【0061】
本例は、この点に着目したもので、ディフューザ長さL1D1を長くしたチップフローガイド上半部26aを整流板40または整流板40と補強リブ35との組み合わせで支持させたものである。
【0062】
したがって、本例でも、外部ケーシング上半部20a1と一緒にチップフローガイド上半部26aを移動させることができるので、ディフューザ長さL1D1を長くして、その組立、分解作業を容易に行うことができる。
【0063】
図5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。
【0064】
本実施形態に係る蒸気タービンは、チップフローガイド上半部26aの入口側を自由端SWにしたことに伴って生ずる内部ケーシング上半部20b1との間の隙間部分Lに、流れ転向要素41を設けたものである。
【0065】
本実施形態に係る蒸気タービンは、ディフューザから出るタービン排気の静圧回復力をより一層高めるため、ディフューザ長さL1D1をより長くし、長くしたディフューザを構成するチップフローガイド上半部26aを外部ケーシング上半部側に設けたサポート手段で支持させ、チップフローガイド上半部26aの入口側を自由端SWにし、タービン最終段落25を収容する内部ケーシング上半部20b1から切り離し、隙間部分Lを形成している。
【0066】
この場合、ディフューザの入口側における静圧P1とディフューザの出口側における静圧P2とは、P1<P2の関係になっているから、タービン排気はチップフローガイド上半部26aの外側から隙間部分Lに向って逆流し、この隙間部分Lからディフューザ内に流入することが考えられる。
【0067】
しかも、隙間部分Lが半径方向に向っていると、ディフューザに流入するタービン排気の流れは、チップフローガイド上半部26aの内壁面の流れを引き剥し、逆流を多くさせ、境界層をより一層発達させる要因になる。
【0068】
本実施形態は、この点を考慮したもので、チップフローガイド上半部26aの自由端SWと内部ケーシング上半部20b1との隙間部分Lに流れ転向要素41を設けるとともに、この流れ転向要素41の吹出口42を軸方向に対し、角度0°〜30°の範囲に形成したものである。
【0069】
このように、本実施形態は、チップフローガイド上半部26aの自由端SWと内部ケーシング上半部20b1との隙間部分Lに、吹出口42の角度0°〜30°の範囲に形成する流れ転向要素41を設けたから、吹出流れFが無かった場合のタービン排気の速度減速域基点Vx1だったものが、角度0°〜30°の範囲に形成した吹出口42によってタービン排気の速度減速域基点Vx2まで、その速度分布を延長させることができた。
【0070】
したがって、本実施形態によれば、チップフローガイド上半部26aの内壁面側のタービン排気流れの剥離を抑制でき、これに伴って静圧回復力をより一層向上させることができる。
【0071】
なお、本実施形態は、チップフローガイド上半部26aの自由端SWと内部ケーシング上半部20b1との隙間部分Lに、角度0°〜30°の範囲に形成する吹出口42を備えた流れ転向要素41を設けたが、この例に限らず、例えば、図6に示すように、チップフローガイド上半部26aの自由端SWと内部ケーシング上半部20b1との隙間部分Lに、断面L字状の流れ転向要素43を設け、この断面L字状の流れ転向要素43の内径D1とチップフローガイド上半部26aの内径D2との関係をD1<D2にするとともに、断面L字状の流れ転向要素43とチップフローガイド上半部26aの自由端SWとの間を略L字状の通路44として形成し、タービン排気の流れFを流出させても、図5に示す例と同様に、タービン排気の速度減速域基点Vx2まで、その速度分布を延長させることができる。
【0072】
図7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。
【0073】
本実施形態に係る蒸気タービンは、チップフローガイド上半部26aの入口側を自由端SWにしたことに伴って生ずる内部ケーシング上半部20b1との間の隙間部分Lに、シール部45を装着し、チップフローガイド上半部26aの外側から逆流してくるタービン排気の流入を防止したものである。
【0074】
シール部45は、閉鎖片46とラビリンスパッキング片47とを組み合わせたものである。
【0075】
このように、本実施形態は、隙間部分Lにシール部45を装着し、チップフローガイド上半部26aの外側から逆流してくるタービン排気の流入を防止する構成にしたので、タービン最終段落25から出るタービン排気の流れを安定化させることができる。
【0076】
なお、本実施形態は、チップフローガイド上半部26aと内部ケーシング上半部20b1との隙間部分Lに閉鎖片46とラビリンスパッキング片47とを組み合わせたシール部45を装着したが、この例に限らず、例えば、図8に示すように、切欠溝48を備えた閉鎖片46とリング状弾性片49、例えばOリングとを組み合わせたシール部45を隙間部分Lに装着してもよく、また、例えば、図9に示すように、閉鎖片46と固定片51で支持された弾性片50、例えば、ステンレス製板状片とを組み合わせたシール部45を隙間部分Lに挿着してもよく、また、例えば、図10に示すように、閉鎖片46と固定片51で支持されたブラシシール片52とを組み合わせたシール部45を隙間部分Lに装着してもよい。
【0077】
図11は、本発明に係る蒸気タービンの第4実施形態を示す一部切欠上半部部分概念図である。
【0078】
本実施形態に係る蒸気タービンは、チップフローガイド上半部26aを支持するストラット33内に、スプレー管53を挿通させる構成にしたものである。
【0079】
従来、蒸気タービンは、低負荷運転時、蒸気量が少なくなっているにも拘らず、回転数を定格にしている。この場合、タービンロータ21の回転に伴う回転摩擦熱が発生し、周辺雰囲気を高温化させ、タービン構成部品に過度な熱応力を発生させることがある。このため、蒸気タービンは、タービン最終段落25の出口側にスプレー管53を設け、このスプレー管53から冷却水を噴霧させ、回転摩擦熱による周辺雰囲気の高温化を抑制している。
【0080】
スプレー管53は、外部ケーシング上半部20a1だけでなく外部ケーシング下半部(図示せず)にも設けられているため、その管路系統は複雑にしていた。
【0081】
本実施形態は、管路系統を簡素化させたもので、外部ケーシング上半部20a1、外部ケーシング下半部のそれぞれに設けていたスプレー管53を別々に切り離す一方、外部ケーシング20a1に設けたスプレー管53を器外に設置した調節弁54に接続させるとともに、チップフローガイド上半部26aを支持するストラット33内に挿通させ、スプレー管53の先端に設けたノズル55から冷却水を噴霧させたものである。
【0082】
このように、本実施形態は、スプレー管53をストラット33内を挿通させて配管するので、タービン排気に乱れを与えることがなく、タービン排気の流れを安定化させることができる。
【0083】
【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、タービン最終段落の出口側に設けたタービン排気室のディフューザを構成するルートフローガイド、ベアリングコーン、チップフローガイドのうち、チップフローガイドをベアリングコーンに固設するストラットで支持させ、ディフューザ長さをより一層長くさせる構成にしたので、タービン排気の静圧回復力をより一層向上させてタービン排気損失を少なくさせることができる。
【0084】
また、本実施形態は、ストラットで支持させたチップフローガイドの入口側を内部ケーシング上半部から切り離して自由端にしたので、チップフローガイドの据付、分解に際し、外部ケーシング上半部と一緒に移動させることができ、その作業性の迅速化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る蒸気タービンの第1実施形態を示す一部切欠上半部部分概念図。
【図2】図1のA−A矢視方向から見た切断断面図。
【図3】本発明に係る蒸気タービンの第1実施形態における第1変形例を示す一部切欠上半部部分概念図。
【図4】本発明に係る蒸気タービンの第1実施形態における第1変形例を示す一部切欠上半部部分概念図。
【図5】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6】本発明に係る蒸気タービンの第2実施形態における変形例を示す部分概念図。
【図7】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8】本発明に係る蒸気タービンの第3実施形態における第1変形例を示す部分概念図。
【図9】本発明に係る蒸気タービンの第3実施形態における第1変形例を示す部分概念図。
【図10】本発明に係る蒸気タービンの第3実施形態における第3変形例を示す部分概念図。
【図11】本発明に係る蒸気タービンの第4実施形態を示す一部切欠上半部部分概念図。
【図12】従来の蒸気タービンのうち、低圧タービンを示す縦断面図。
【図13】従来のタービン排気室を示す一部切欠上半部部分概念図。
【図14】タービン排気損失中、その内訳を表わしたタービン排気の損失線図。
【符号の説明】
1 タービンケーシング
1a1 外部ケーシング上半部
1a2 外部ケーシング下半部
1b1 内部ケーシング上半部
1b2 内部ケーシング下半部
2 蒸気入口部
3 クロスオーバ管
4 タービンロータ
5a,5b 蒸気通路
6a,6a1,6a2 タービンノズル
7a,7a1,7a2 タービン動翼
8a タービン段落
8a1 タービン初段落
8a2 タービン最終段落
9 チップフローガイド
10 ルートフローガイド
11 タービン排気
12 ディフューザ
13 軸受
14 ベアリングコーン
15 タービン排気室
16 補強リブ
17 固定手段
18 グランド部
20 タービンケーシング
20a1 外部ケーシング上半部
20a2 外部ケーシング下半部
20b1 内部ケーシング上半部
20b2 内部ケーシング下半部
21 タービンロータ
22 蒸気通路
23 タービンノズル
24 タービン動翼
25 タービン最終段落
26 チップフローガイド
26a チップフローガイド上半部
27 ルートフローガイド
28 タービン排気
29 ディフューザ
30 軸受
31 グランド部
32 ベアリングコーン
33 ストラット
34 タービン排気室
35 補強リブ
36 クロスオーバ管
37 蒸気入口部
38 位置決め部
39 接続部
40 整流板
41 流れ転向要素
42 吹出口
43 流れ転向要素
44 通路
45 シール部
46 閉鎖片
47 ラビリンスパッキング片
48 切欠溝
49 リング状弾性片
50 弾性片
51 固定片
52 ブラシシール片
53 スプレー管
54 調節弁
55 ノズル
Claims (15)
- タービンケーシングを外部ケーシングと内部ケーシングとの二重構造に形成し、前記内部ケーシングの出口側にチップフローガイドとルートフローガイドとで構成するディフューザを備え、このディフューザの出口側に前記外部ケーシングとベアリングコーンとで囲われるタービン排気室を備えた蒸気タービンにおいて、前記チップフローガイドのうち、チップフローガイド上半部は、ストラットで支持させる構成にしたことを特徴とする蒸気タービン。
- ストラットは、ベアリングコーンから延ばしてチップフローガイド上半部を支持させる構成にしたことを特徴とする請求項1記載の蒸気タービン。
- ストラットは、チップフローガイド上半部の周方向に沿い、横断中心線を基点に角度30°以上の左右に振り分けた位置と、縦断中心線の位置とのそれぞれに配設させたことを特徴とする請求項1記載の蒸気タービン。
- タービンケーシングを外部ケーシングと内部ケーシングとの二重構造に形成し、前記内部ケーシングの出口側にチップフローガイドとルートフローガイドとで構成するディフューザを備え、このディフューザの出口側に前記外部ケーシングとベアリングコーンとで囲われるタービン排気室を備えた蒸気タービンにおいて、前記チップフローガイドのうち、チップフローガイド上半部は、前記外部ケーシングのうち、外部ケーシング上半部に固設する補強リブで支持させる構成にしたことを特徴とする蒸気タービン。
- タービンケーシングを外部ケーシングと内部ケーシングとの二重構造に形成し、前記内部ケーシングの出口側にチップフローガイドとルートフローガイドとで構成するディフューザを備え、このディフューザの出口側に前記外部ケーシングとベアリングコーンとで囲われるタービン排気室を備えた蒸気タービンにおいて、前記チップフローガイドのうち、チップフローガイド上半部は、前記外部ケーシングのうち、外部ケーシング上半部に固設する整流板で支持させる構成にしたことを特徴とする蒸気タービン。
- タービンケーシングを外部ケーシングと内部ケーシングとの二重構造に形成し、前記内部ケーシングの出口側にチップフローガイドとルートフローガイドとで構成するディフューザを備え、このディフューザの出口側に前記外部ケーシングとベアリングコーンとで囲われるタービン排気室を備えた蒸気タービンにおいて、前記チップフローガイドのうち、チップフローガイド上半部の入口側を前記内部ケーシングのうち、内部ケーシング上半部から切り離して隙間を形成し、この隙間に流れ転向要素を装着したことを特徴とする蒸気タービン。
- 流れ転向要素は、チップフローガイド上半部との間に吹出口を形成したことを特徴とする請求項6記載の蒸気タービン。
- 吹出口は、軸方向に対し、角度0°から30°の範囲に形成したことを特徴とする請求項7記載の蒸気タービン。
- タービンケーシングを外部ケーシングと内部ケーシングとの二重構造に形成し、前記内部ケーシングの出口側にチップフローガイドとルートフローガイドとで構成するディフューザを備え、このディフューザの出口側に前記外部ケーシングとベアリングコーンとで囲われるタービン排気室を備えた蒸気タービンにおいて、前記チップフローガイドのうち、チップフローガイド上半部の入口側を前記内部ケーシングのうち、内部ケーシング上半部から切り離して隙間を形成し、この隙間に流れ転向要素を装着するとともに、流れ転向要素の内径をD1とし、前記チップフローガイド上半部の内径をD2とするとき、D1<D2の関係式を満たす一方、前記流れ転向要素と前記チップフローガイド上半部との間に通路を形成したことを特徴とする蒸気タービン。
- 通路は、略L字状に形成したことを特徴とする請求項9記の蒸気タービン。
- タービンケーシングを外部ケーシングと内部ケーシングとの二重構造に形成し、前記内部ケーシングの出口側にチップフローガイドとルートフローガイドとで構成するディフューザを備え、このディフューザの出口側に前記外部ケーシングとベアリングコーンとで囲われるタービン排気室を備えた蒸気タービンにおいて、前記チップフローガイドのうち、チップフローガイド上半部の入口側を前記内部ケーシングのうち、内部ケーシング上半部から切り離して隙間を形成し、この隙間にシール部を装着したことを特徴とする蒸気タービン。
- シール部は、閉鎖片とラビリンスパッキング片とを組み合わせたことを特徴とする請求項11記載の蒸気タービン。
- シール部は、切欠溝を備えた閉鎖片とリング状弾性片とを組み合わせたことを特徴とする請求項11記載の蒸気タービン。
- シール部は、閉鎖片とブラシシール片とを組み合わせたことを特徴とする請求項11記載の蒸気タービン。
- タービンケーシングを外部ケーシングと内部ケーシングとの二重構造に形成し、前記内部ケーシングの出口側にチップフローガイドとルートフローガイドとで構成するディフューザを備え、このディフューザの出口側に前記外部ケーシングとベアリングコーンとで囲われるタービン排気室を備えた蒸気タービンにおいて、前記チップフローガイドのうち、チップフローガイド上半部は、ストラットで支持させる構成するとともに、前記ストラット内にスプレー管を挿通させる構成にしたことを特徴とする蒸気タービン。
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