JP2005113787A - Steam turbine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、タービン内部に発生する湿分を分離する湿分分離構造を備えた蒸気タービンに関する。 The present invention relates to a steam turbine provided with a moisture separation structure for separating moisture generated inside a turbine.
蒸気タービンの湿分分離構造に関する従来技術としては、特開平3−37303号公報に記載の技術がある。 As a conventional technique related to a moisture separation structure of a steam turbine, there is a technique described in JP-A-3-37303.
前述した、特開昭61−265305号公報には、ノズルダイヤフラム外輪の内周面にドレン導入用の環状溝を設けると共に、その環状溝の底部からノズルダイヤフラム外輪の外周面側にドレン排出孔を穿設した蒸気タービンにおいて、環状溝の内周面部に断面鉤状のドレン戻り防止部を形成したことが記載されている。 In JP-A-61-265305 described above, an annular groove for introducing a drain is provided on the inner peripheral surface of the nozzle diaphragm outer ring, and a drain discharge hole is formed on the outer peripheral surface side of the nozzle diaphragm outer ring from the bottom of the annular groove. In the drilled steam turbine, it is described that a drain return preventing portion having a bowl-shaped cross section is formed on the inner peripheral surface portion of the annular groove.
また、特開平3−37303号公報には、ドレン排出孔を有するノズル翼環状溝とは別に、ノズルダイヤフラム外輪の上流端に、下流側に向かって開口を有し、ノズルダイヤフラム外輪の内周面に沿って前記上流側端部に流れてくるドレンを回収するドレン回収部を設けた蒸気タービンが記載されている。 JP-A-3-37303 discloses an inner peripheral surface of a nozzle diaphragm outer ring having an opening toward the downstream side at the upstream end of the nozzle diaphragm outer ring separately from the nozzle blade annular groove having a drain discharge hole. The steam turbine provided with the drain collection part which collect | recovers the drain which flows into the said upstream edge part along is described.
原子力タービンや蒸気タービンの低圧段などでは、蒸気が仕事を行うに連れ、膨張して凝縮した湿分が静翼やダイヤフラム外輪の内壁面に付着し、水膜となって流動後、静翼後縁などから引きちぎられて飛散し、動翼のエロージョン発生や湿分による湿り損失などを引き起こす要因となる。 In low-pressure stages of nuclear turbines and steam turbines, as the steam performs work, the moisture that expands and condenses adheres to the inner wall surface of the stationary blade and diaphragm outer ring, flows as a water film, and after the stationary blade It is torn away from the edge and scattered, causing erosion of the rotor blades and loss of moisture due to moisture.
しかしながら、前述した特開昭61−265305号公報及び特開平3−37303号公報に記載の技術では、ダイヤフラム外輪に形成されているドレンを回収するための開口部は、蒸気タービンの半径方向或いは下流側に向かって開口しているため、蒸気流の影響によりドレンが開口部に入らずに流下する可能性が有った。 However, in the technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 61-265305 and Japanese Patent Laid-Open No. 3-37303 described above, the opening for collecting the drain formed in the diaphragm outer ring is formed in the radial direction or downstream of the steam turbine. Since it was opened toward the side, there was a possibility that drain would flow down without entering the opening due to the influence of the steam flow.
本発明の目的は、ドレンの回収効率を向上させた蒸気タービンを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a steam turbine with improved drain recovery efficiency.
上記目的を達成するために、本発明ではダイヤフラム外輪のドレン回収孔を蒸気上流側に向かって開口するように形成することにより回収効率を向上させる。 In order to achieve the above object, the present invention improves the recovery efficiency by forming the drain recovery hole of the diaphragm outer ring so as to open toward the upstream side of the steam.
本発明によれば、ダイヤフラム外輪内面を伝わっている液膜などの湿分を効果的に分離,排出することができ、ドレンの回収効率を向上させた蒸気タービンを提供できるという効果を奏する。 According to the present invention, it is possible to effectively separate and discharge moisture such as a liquid film transmitted through the inner surface of the diaphragm outer ring, and there is an effect that it is possible to provide a steam turbine with improved drain recovery efficiency.
以下、図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。図1には蒸気タービンに採用されている静翼部ダイヤフラムの断面図、図2は湿分分離ダクト部の拡大図、図3はダイヤフラムの上半部と下半部を示す断面図、図4はダイヤフラムの斜視図を示す。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 is a cross-sectional view of a stationary blade diaphragm used in a steam turbine, FIG. 2 is an enlarged view of a moisture separation duct, and FIG. 3 is a cross-sectional view showing an upper half and a lower half of the diaphragm. Shows a perspective view of the diaphragm.
図1に示すように、ダイヤフラム4は静翼1を保持する外輪2と、静翼1の根元側に設けられる内輪3により構成されている。蒸気流路は、複数の静翼の半径方向端部がそれぞれ外輪2及び内輪3により固定されたダイヤフラム上半部およびダイヤフラム下半部により形成されている。そして本実施例では、静翼1よりも上流側において、外輪2の内壁面5上から外輪内部へ通じる湿分誘導部6の先に湿分分離ダクト7を設け、その湿分分離ダクト7を覆うようにカバー8が設置されている。
As shown in FIG. 1, the
また、図2に示しているようにカバー8の入口先端部の半径方向高さh1は、軸方向同一断面位置での外輪内面の高さh2よりも小さくししているため、外輪内壁面5上を流動する液膜などの湿分9をタービン駆動用の蒸気流10と分離することが可能である。また、前記の湿分誘導部6,湿分分離ダクト7およびカバー8はダイヤフラム4の全周にわたって設置されており、ロータ11中心の水平面位置でダイヤフラム上半部4aと下半部
4bとが接続されているため、ダイヤフラム上半部4aで湿分分離ダクト7へ流入した湿分はダクトを伝わってダイヤフラム下半部4bへと流下する。
Further, as shown in FIG. 2, the radial height h1 of the inlet tip of the
次に、図5により湿分分離状況について更に詳細に説明する。図5(a)はダイヤフラム上半部4aの湿分分離ダクト詳細図、図5(b)はダイヤフラム下半部4bの湿分分離ダクト詳細図を示す。
Next, the moisture separation state will be described in more detail with reference to FIG. 5A is a detailed view of the moisture separation duct of the
ダイヤフラム上半部4aの湿分分離ダクト7にて捕捉した湿分9は主にダクトカバー8を伝わってダイヤフラム下半部4bに流下する。ダイヤフラム下半部4bには最下部あるいはその近辺に湿分9を排出するための湿分排出孔12が設けられており、ダイヤフラム上半から下半の湿分分離ダクトへ流下した湿分および、ダイヤフラム下半の湿分分離ダクトで捕捉した湿分は主にダクト部を伝わって排出孔12より図示しない復水器などの低圧部へと排出される。
The
このような本実施例の構成によると、外輪内壁面5を伝わっている液膜などの湿分9をダイヤフラム全周において分離,排出することができるので、ダイヤフラム下流への湿分の飛散がなく、動翼へのエロージョンの発生を防止できる。
According to such a configuration of the present embodiment,
また、ダイヤフラム下半部4bに形成する湿分排出孔12は、従来構造の静翼翼間に多数設置されていた状況と比べて、ダイヤフラム下半部の最下部周辺近傍に1から2孔設置しているだけであり、極めて絶対数が少なく、湿分とともに漏洩するタービン駆動用の蒸気流を低減することが可能となり、タービン効率向上に寄与できる。さらに、湿分排出孔12と低圧部の間にドレントラップを設置すれば、タービン駆動用の蒸気流の流出を完全に防止することができるので、湿分分離による効率向上はより顕著となる。
Also, the
図6は図3のA−A断面をタービン入口側から見た断面図である。図示するように、ダイヤフラム下半部4bの底部に位置する湿分排出孔12周辺のダクト71の流路の径を、他の湿分分離ダクト7の径よりも大きく形成している。このように、ダイヤフラム下半部4bの最下部周辺の湿分分離ダクト71の容積を大きくすることにより、多量の湿分が流下してもこの部分で余剰湿分を吸収することができ、タービン流路内に湿分が溢れ出ることは無い。
6 is a cross-sectional view of the AA cross section of FIG. 3 as viewed from the turbine inlet side. As shown in the drawing, the diameter of the flow path of the
また、湿分排出孔12の下流に図示しない前述したドレントラップを設置することにより、容積を多くとった最下部周辺のダクト71に湿分9が所定の量になると排出されることになるため、常に一定のレベルで湿分9が貯水されることになり、漏洩するタービン駆動用の蒸気流を完全になくすことができる。これにより、更なるタービン効率向上が可能となる(注:ドレントラップは排出孔12と低圧部の間に設ける)。
In addition, by installing the above-described drain trap (not shown) downstream of the
次に湿分分離ダクトの形状について説明する。図7〜図9に示すように、湿分分離ダクト7にドレンを回収する蒸気流路側の開口面は、蒸気上流側に向かって開口している。湿分分離ダクトの形状は図7のように外輪内壁面5上を伝わって流れてきた水滴や液膜などの湿分が流入し易く、且つ、捕捉した湿分が溢れない構造でなければならない。そのため、図8のように湿分分離ダクト7は外輪外側に向かって凹形の形状とすることにより捕捉容量を増やすようにすることが望ましい。更に、ドレン流出阻止部材として、図9のようにカバー入口部に返し13を付けた形状とすることにより、ダクト内に入った湿分がダクト外へ流出することを防止できる。図8および図9の形状はダイヤフラムの上半,下半どちらに適用しても容量確保およびダクト外への湿分流出防止の効果を有する。
Next, the shape of the moisture separation duct will be described. As shown in FIGS. 7 to 9, the opening surface on the steam flow path side that collects drain in the
次に、図10,図11,図12のダクト構造について説明する。図示する例は、湿分誘導部6を介して湿分を湿分分離ダクト7に回収するように構成している。そして、湿分分離ダクト7にドレンを誘導する湿分誘導部6を有し、湿分誘導部の蒸気流路側の開口面を蒸気上流側に向かって開口させている。また、湿分分離ダクト7およびカバー8の入口部で挟まれる湿分誘導部6を、外輪内壁面を伝わって流れる湿分が流入し易いように上流側から下流側へ、外輪外壁面方向に向かって傾斜させた形状としている。これにより、外輪内壁面5を伝わる湿分を、的確に湿分誘導部6を経由して湿分分離ダクト7へ導くことができる。なお、図11は図10の構成に加えて、湿分分離ダクト7を外輪外側に向かって凹形の形状として捕捉容量を増やしたもの、図12は図11の構成に加えて、湿分分離ダクト7の入口部(湿分誘導部6の出口部)に返し13を設けた構造である。
Next, the duct structure shown in FIGS. 10, 11, and 12 will be described. In the illustrated example, the moisture is collected in the
更に、これら図10から図12の形状に加え、図13,図14,図15においては、湿分分離ダクトを形成するカバー外面の入口形状81を、蒸気流を堰き止めないように上流側から下流側へ向かって傾斜を付けた形状としている。これにより、湿分を湿分分離ダクトへ導くと共に、タービン駆動用の蒸気流の乱れを抑えて静翼へと導くことができる。
Furthermore, in addition to the shapes shown in FIGS. 10 to 12, in FIGS. 13, 14 and 15, the
以上のような湿分分離ダクトおよびカバー形状はダイヤフラム外輪の静翼よりも上流側に設置するのみではなく、図16に示すように、静翼よりも下流側に設置することにより、静翼面上を伝わって外輪内壁面へと流動する湿分をも分離することができる。 The moisture separation duct and the cover shape as described above are not only installed on the upstream side of the stationary blade of the diaphragm outer ring, but also installed on the downstream side of the stationary blade as shown in FIG. Moisture flowing along the inner ring wall surface can also be separated.
次に、湿分分離ダクト7を形成するカバーの取り付け方法について、図17を用いて説明する。カバー8が取り付けられるダイヤフラムの外輪2には、外輪の外側に向かって幅広となるような傾斜のついた凹状の溝14を設ける。一方、外輪に取り付けるカバー8には、それと正反対に凹状の溝14に嵌め合わせ可能な凸状の形状を有した突起15を設けた構成となっている。以上のように形成されたカバー8は、ダイヤフラムの端面から挿入して固定するようにして取り付ける。外輪2に取り付けることによって湿分分離ダクト7を形成するカバー8は、湿分分離ダクト7内に回収したドレンの受け部として機能する。
Next, a method for attaching the cover forming the
図18は、カバー8を溶接16により外輪2と接合するようにした構造例を示したものである。図19は、外輪外側からネジ17によりカバー8を固定する構造である。いずれの取り付け方法も、湿分分離ダクト7を形成するカバー外面は湿分分離ダクトよりも下流側の外輪内壁面と同一面となるようにする。
FIG. 18 shows a structural example in which the
1…静翼、2…外輪、3…内輪、4…ダイヤフラム、5…外輪内壁面、6…湿分誘導部、7…湿分分離ダクト、8…カバー、9…湿分、10…蒸気流、11…ロータ、12…湿分排出孔、13…返し、14…溝、15…突起、16…溶接、17…ネジ。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
In a steam turbine in which a radial end of a stationary blade is fixed to a diaphragm outer ring, a moisture separation duct having an opening on the inner wall surface of the diaphragm outer ring, and a flow of drain collected covering the opening of the moisture separation duct A cover that forms a path, and a drain guide portion that guides drain to the moisture separation duct, wherein an opening surface on the steam flow path side of the drain guide portion is opened toward the steam upstream side. Steam turbine.
Priority Applications (1)
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JP2003348956A JP2005113787A (en) | 2003-10-08 | 2003-10-08 | Steam turbine |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016017509A (en) * | 2014-07-11 | 2016-02-01 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | Steam turbine seal device and steam turbine system |
CN108915804A (en) * | 2018-09-25 | 2018-11-30 | 中国船舶重工集团公司第七0三研究所 | A kind of baffle and its application method adapting to outer rim dehumidifying |
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2003
- 2003-10-08 JP JP2003348956A patent/JP2005113787A/en active Pending
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CN108915804A (en) * | 2018-09-25 | 2018-11-30 | 中国船舶重工集团公司第七0三研究所 | A kind of baffle and its application method adapting to outer rim dehumidifying |
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