JP2007138864A - Steam turbine stage and steam turbine - Google Patents

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JP2007138864A JP2005335611A JP2005335611A JP2007138864A JP 2007138864 A JP2007138864 A JP 2007138864A JP 2005335611 A JP2005335611 A JP 2005335611A JP 2005335611 A JP2005335611 A JP 2005335611A JP 2007138864 A JP2007138864 A JP 2007138864A
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Tsuguhisa Tajima
島 嗣 久 田
Itaru Murakami
上 格 村
Yoriharu Murata
田 頼 治 村
Naoki Shibukawa
川 直 紀 渋
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a steam turbine stage and a steam turbine securing high efficiency and high reliability by surely reducing tip leak from a tip part of a turbine moving blade to a next stage, and reducing corrosion quantity. <P>SOLUTION: The steam turbine stage is characterized by providing a plurality of seal fins 9 on a tip part of the moving blade effective part in an axial flow turbine constructing an annular channel expanding in a liquid flow direction in order, having a plurality of nozzle blades 3 in a circumference direction between a nozzle outer ring 1 and nozzle inner ring 2, and having a long moving blade 5 arranged in a downstream of the nozzle blades 3. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は流体の流れ方向に順次拡大する環状流路を構成する蒸気タービン段落および蒸気タービンに関する。   The present invention relates to a steam turbine stage and a steam turbine that constitute an annular flow path that sequentially expands in a fluid flow direction.

近年、発電プラントの運転経済性を改善し発電効率の改善を図るために、タービン性能の向上を図ることが重要な課題となっている。タービンの内部における損失は翼のプロファイル損失、2次損失、あるいは最終段の排気損失など様々であるが、羽根先端部とケーシングのすきま(以後、チップクリアランスと呼ぶ)を通り抜ける仕事をしない漏洩流量を減少させ、作動流体のもつ熱エネルギを余すところなく回転エネルギに変換することができれば、効率向上にとって最も直接的な方法でありその効果は大きい。   In recent years, in order to improve the operational economy of power plants and improve power generation efficiency, it has become an important issue to improve turbine performance. The loss inside the turbine is various, such as blade profile loss, secondary loss, or exhaust loss at the final stage, but the leakage flow rate that does not work through the clearance between the blade tip and the casing (hereinafter referred to as tip clearance). If it can be reduced and the heat energy of the working fluid can be converted into rotational energy, it is the most direct method for improving efficiency and the effect is great.

そのうち、特にタービン低圧部の段落は段落当たりの出力が大きく、この低圧段落での性能向上はタービン全体の性能向上に大きな役割を果たす。 Among them, the paragraph of the turbine low pressure section has a large output per paragraph, and the performance improvement in the low pressure paragraph plays a large role in improving the performance of the entire turbine.

図11は、軸流タービンの低圧部の一段落を示す断面図である。この図において、ノズル外輪101及びノズル内輪102によって構成された環状の流路内に、多数のノズル翼103が周方向に配置され、そのノズル翼103のチップ部がノズル外輪101の内面すなわちノズル外周壁101aに固定され、ノズル翼103のルート部がノズル内輪102の外面すなわちノズル内周壁102aに固定されて、一つのタービンノズルが構成されている。この図において、Rrはノズル後縁端ルート半径、Rtはノズル後縁端チップ半径、θはノズル外周壁傾斜角度を示している。図12は図11のA−A矢視図であり、タービンノズルのノズル翼103が、ラジアル線Xrに沿ってタービン流路に複数枚配置されている状況を示している。   FIG. 11 is a cross-sectional view showing one stage of the low pressure portion of the axial flow turbine. In this figure, a large number of nozzle blades 103 are arranged in a circumferential direction in an annular flow path constituted by a nozzle outer ring 101 and a nozzle inner ring 102, and the tip portion of the nozzle blade 103 is the inner surface of the nozzle outer ring 101, that is, the nozzle outer periphery. The turbine 101 is fixed to the wall 101a, and the root portion of the nozzle blade 103 is fixed to the outer surface of the nozzle inner ring 102, that is, the nozzle inner peripheral wall 102a. In this figure, Rr is the nozzle trailing edge root radius, Rt is the nozzle trailing edge tip radius, and θ is the nozzle outer peripheral wall inclination angle. FIG. 12 is an AA arrow view of FIG. 11 and shows a situation where a plurality of nozzle blades 103 of the turbine nozzle are arranged in the turbine flow path along the radial line Xr.

一方、このタービンノズルの下流側には回転軸104に固定され放射方向に立設された多数の動翼105が配置されている(図11)。そして、上記ノズル翼103からなるタービンノズルと動翼105によって一段落が構成され、この段落が軸方向Xaに一段落または複数段落組み合わされてタービンが構成されている。   On the other hand, on the downstream side of the turbine nozzle, a large number of moving blades 105 fixed to the rotary shaft 104 and erected in the radial direction are arranged (FIG. 11). The turbine nozzle composed of the nozzle blades 103 and the moving blade 105 constitute one paragraph, and this paragraph is combined with one or more paragraphs in the axial direction Xa to constitute a turbine.

このように構成されたタービン段落において、タービンの信頼性向上、性能向上を図るためには、損失の原因となるチップリークを減少すると共に、動翼の浸食を低減する必要がある。しかし、従来の蒸気タービン段落では、これらの問題点を同時に全て解決しておらず、浸食量を低減しながら、性能の低下を防止することが達成されていなかった。以下にその理由を説明する。   In the turbine stage configured as described above, in order to improve the reliability and performance of the turbine, it is necessary to reduce the tip leak that causes loss and to reduce the erosion of the moving blade. However, the conventional steam turbine stage has not solved all of these problems at the same time, and has not been able to prevent the performance from being lowered while reducing the amount of erosion. The reason will be described below.

タービン段落は高圧側から低圧側に向かう流体に膨張仕事をさせているので、低圧側に向かうに従い圧力が低くなり、その比容積が増加する。このため、流体の急激な比容積の増加に対応して滑らかな膨張を実現すべく低圧側にむかって拡大流路が形成されている。   Since the turbine stage causes expansion work to be performed on the fluid from the high pressure side to the low pressure side, the pressure decreases as the fluid moves toward the low pressure side, and the specific volume increases. For this reason, an enlarged flow path is formed toward the low pressure side in order to realize smooth expansion in response to a sudden increase in the specific volume of the fluid.

上述のように構成されたタービン段落内の蒸気の流れSを図13に示す。タービン駆動流体はノズル上流より流入し動翼下流へと流出してゆく。ここで、タービンノズルを流出した流体はタービン動翼およびチップクリアランスのいずれかを通り下流側へと流出するが、タービン性能の向上を図るには、回転トルクを発生するタービン動翼有効部に流入する流量を増加させ、回転トルクを発生しないチップクリアランス部に流入する流量を減少させることが望ましい。   FIG. 13 shows a steam flow S in the turbine stage configured as described above. Turbine driving fluid flows in from the upstream of the nozzle and flows out downstream of the rotor blade. Here, the fluid that has flowed out of the turbine nozzle flows downstream through either the turbine blade or the tip clearance, but in order to improve the turbine performance, it flows into the turbine blade effective portion that generates rotational torque. It is desirable to increase the flow rate to be reduced and to reduce the flow rate flowing into the tip clearance portion that does not generate rotational torque.

そこで、チップクリアランス部に流入する蒸気(以下チップリーク)を減少させる目的で、蒸気タービンでは図14に示すようなラビリンスシールが用いられることが多い。このラビリンスシールは、動翼105の先端部の外側にノズル外輪101と一体に組み立てられたシールフィン107により、動翼105先端部との間隙が極力小さくなるように構成されている。   Therefore, a labyrinth seal as shown in FIG. 14 is often used in a steam turbine for the purpose of reducing steam flowing into the tip clearance portion (hereinafter referred to as tip leak). The labyrinth seal is configured such that the gap between the tip of the moving blade 105 and the tip of the moving blade 105 is as small as possible by the seal fin 107 assembled integrally with the nozzle outer ring 101 outside the tip of the moving blade 105.

また、図14では、シールフィン7は2本示されているが、一般的にフィン本数は多い方がチップリークは減少する。したがって、それ以上多数シールフィンを設け、チップリーク量の低減効果の向上を図ることもある。   In FIG. 14, two seal fins 7 are shown. In general, the larger the number of fins, the smaller the chip leak. Therefore, a larger number of seal fins may be provided to improve the effect of reducing the amount of chip leakage.

なお、各動翼105の先端部には、動翼カバー106が設けられており、隣接する各動翼105の先端部同士をこの動翼カバー106で連結することにより、回転時に生じる動翼間の振動を抑制するようにしている。   A moving blade cover 106 is provided at the tip of each moving blade 105, and the tip portions of adjacent moving blades 105 are connected to each other by the moving blade cover 106, so The vibration is suppressed.

次に動翼の浸食について説明する。図15は、一般の事業用火力発電所における蒸気タービンの膨張曲線を示している。図中、点Dは最終段前段落(以下L−1と称する)のノズル入口の蒸気状態を示し、同様に点EはL−1のノズル出口の蒸気状態を示し、点FはL−1の動翼出口の蒸気状態を示し、点Gは最終段段落(以下、L−0と称する)のノズル出口の蒸気状態を示し、点JはL−0の動翼出口の蒸気状態を示している。   Next, the erosion of the moving blade will be described. FIG. 15 shows an expansion curve of a steam turbine in a general commercial thermal power plant. In the figure, point D shows the vapor state at the nozzle inlet in the last paragraph (hereinafter referred to as L-1), similarly point E shows the vapor state at the nozzle outlet of L-1, and point F shows L-1 The point G indicates the steam state at the nozzle outlet in the last stage (hereinafter referred to as L-0), and the point J indicates the steam state at the blade outlet at L-0. Yes.

蒸気タービンの信頼性、性能を低下させる原因としてエロージョンが上げられる。 蒸気タービンの低圧部では、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てドレンとなり、蒸気通路の内、外周壁やタービン動翼に流れる。   Erosion is raised as a cause of reducing the reliability and performance of the steam turbine. In the low-pressure part of the steam turbine, the temperature and pressure of the turbine-driven steam are relatively low, so that part of the steam is condensed during the expansion work and becomes drainage, which flows into the outer peripheral wall and turbine blades in the steam passage.

図15からわかるように、L−1のノズル内では蒸気は乾き蒸気から湿り蒸気となり、L−0の動翼出口では湿り度が10%近くに達する。しかしながら、蒸気はその膨張により理論上の湿り域に達しても、直ぐには凝縮を開始せずに湿り度が3〜5%程度になるまで非平衡状態で膨張し、その後に始めて水滴が発生する。この場合、発生する水滴の直径は0.1〜1μm程度であり、蒸気の膨張に伴って水滴は少しずつ成長する。その際、一部の水滴はノズルや動翼の表面に衝突し、付着するが、粒径が小さいため、この段階では動翼のエロージョンはほとんど生じない。   As can be seen from FIG. 15, the steam changes from dry steam to wet steam in the L-1 nozzle, and the wetness reaches nearly 10% at the L-0 moving blade outlet. However, even if the steam reaches the theoretical wet region due to its expansion, it does not immediately start condensing but expands in a non-equilibrium state until the wetness reaches about 3 to 5%, and then water droplets are generated only after that. . In this case, the diameter of the generated water droplet is about 0.1 to 1 μm, and the water droplet grows little by little as the steam expands. At this time, some of the water droplets collide with and adhere to the surface of the nozzle or the moving blade, but since the particle size is small, the erosion of the moving blade hardly occurs at this stage.

ところが、L−1の動翼内では、遠心力、コリオリ力、および蒸気力による外周方向への運動が支配的となり、水滴はL−0のノズル外輪内面、およびノズル翼面の外周部近傍に付着することになる。図16には、破線KでL−0段落における蒸気流線を、実線Lで同水滴流線を示すが、この図からわかるように、L−0段落のノズル外輪1の内面やノズルの外周部近傍に水滴が付着して水膜Mを形成する。水膜Mは発達しながらL−0のノズル後縁103aに達した後、蒸気力により吹きちぎられて蒸気中に混入し、さらに水滴状に噴霧される。   However, in the L-1 blade, the movement in the outer circumferential direction by the centrifugal force, Coriolis force, and steam force becomes dominant, and water droplets are located on the inner surface of the nozzle outer ring of L-0 and in the vicinity of the outer peripheral portion of the nozzle blade surface. Will adhere. In FIG. 16, the steam flow line in the L-0 stage is indicated by a broken line K, and the water droplet flow line is indicated by a solid line L. As can be seen from this figure, the inner surface of the nozzle outer ring 1 and the outer periphery of the nozzle in the L-0 stage. Water droplets adhere to the vicinity of the part to form a water film M. The water film M develops and reaches the nozzle trailing edge 103a of L-0, and then is blown off by the steam force to be mixed in the steam and further sprayed in the form of water droplets.

このとき生成される水滴径は、100〜500μmにも達し、自然発生した水滴と比べて遥かに巨大なものとなる。そして、この巨大な水滴が蒸気力によって十分加速されないまま、L−0の動翼に衝突し、動翼105のエロージョンを引き起こし、タービン効率を低下させる原因となる。したがって、効果的な対策が強く求められている。   The diameter of water droplets generated at this time reaches 100 to 500 μm, which is much larger than that of naturally occurring water droplets. The huge water droplets collide with the L-0 blade without being sufficiently accelerated by the steam force, causing erosion of the blade 105 and reducing the turbine efficiency. Therefore, effective measures are strongly demanded.

一方、上述のように蒸気のチップリーク量を低減する為に、チップクリアランス部には、シールフィン107が設けられている為、チップクリアランスCLを通過しようとする水滴は、この部分でせき止められることとなる。   On the other hand, in order to reduce the amount of chip leakage of steam as described above, the tip clearance portion is provided with the seal fin 107, so that water droplets passing through the tip clearance CL are blocked by this portion. It becomes.

この時、シールフィン107によりせき止められた水滴は、下流側へ流出することなく回転中の動翼105の先端部に衝突する。動翼先端部は非常に高速で回転していることから、水滴との速度差により動翼先端部は浸食を受けるという問題が生じる。   At this time, the water droplets blocked by the seal fin 107 collide with the tip of the rotating moving blade 105 without flowing out downstream. Since the tip of the rotor blade rotates at a very high speed, there arises a problem that the tip of the rotor blade is eroded due to the speed difference from the water droplets.

このような問題に対する、従来技術としては、例えば特許文献1が開示されている。   For example, Patent Document 1 is disclosed as a prior art for such a problem.

この技術は、図17に示すように、タービン動翼105と軸の周方向に隣接するタービン動翼105の間に動翼カバー106、106、…を設け、各動翼カバー106、106…上に回転方向(図示しないタービン軸の周方向の接線)に沿って、シールフィン109,109…を設け、シールフィン109と隣接するシールフィン109とが一直線になるように1本のリブで形成されている。   In this technique, as shown in FIG. 17, the blade cover 106, 106,... Is provided between the turbine blade 105 and the turbine blade 105 adjacent in the circumferential direction of the shaft. Are provided with seal ribs 109, 109... Along the rotation direction (circumferential tangent to the turbine shaft (not shown)), and the seal fin 109 and the adjacent seal fin 109 are formed by a single rib. ing.

この技術によれば、サイドエントリータイプの動翼カバー106に設けたリブを回転方向に整列配置したので、効果的なシールができ損失が低減できるとされている。   According to this technique, since the ribs provided on the side entry type rotor blade cover 106 are arranged in the rotational direction, effective sealing can be performed and loss can be reduced.

また、この技術によれば、図18に示すごとく、シールフィン109を羽根側から形成した為、水滴はタービン段落外周壁を沿って流れ、従って羽根有効部に直接ふれることなく動翼後方へ通過可能である。
特公平3−19882号公報
In addition, according to this technique, as shown in FIG. 18, since the seal fin 109 is formed from the blade side, water droplets flow along the outer peripheral wall of the turbine stage, and thus pass to the rear of the moving blade without directly touching the blade effective portion. Is possible.
Japanese Patent Publication No. 3-19882

しかし、図17に示した蒸気タービン段落は、シールフィン109を1本と限定している為、チップリーク低減が十分でないという問題があった。   However, the steam turbine stage shown in FIG. 17 has a problem that chip leak reduction is not sufficient because the number of seal fins 109 is limited to one.

本発明は、このような事情に基づいてなされたもので、タービン動翼の頂部から次段落へのチップリークを確実に低減するとともに、浸食量を低減し、高効率、高信頼性を確保した蒸気タービン段落および蒸気タービンを提供することにある。   The present invention was made based on such circumstances, and reliably reduces chip leakage from the top of the turbine rotor blade to the next paragraph, and also reduces the amount of erosion, ensuring high efficiency and high reliability. It is to provide a steam turbine stage and a steam turbine.

請求項1に記載の発明は、流体の流れ方向に順次拡大する環状流路を構成し、ノズル外輪とノズル内輪との間に複数のノズル翼を周方向に配列するとともに、これらノズル翼の下流に動翼を配設してなる軸流タービンにおいて、前記動翼有効部の頂部に複数のシールフィンを設けたことを特徴とする。   According to the first aspect of the present invention, an annular flow path that sequentially expands in the fluid flow direction is configured, and a plurality of nozzle blades are arranged in the circumferential direction between the nozzle outer ring and the nozzle inner ring, and downstream of these nozzle blades. In the axial-flow turbine in which the moving blades are arranged, a plurality of seal fins are provided on the top of the moving blade effective portion.

本発明は以上のように構成することによって、ノズル出口領域で発生する遠心力による流れのチップ部への偏りを抑えることができ、拡大するノズル外周壁に作動流体の流れを沿わせることができるとともに、エロージョンによる侵食を低減することが可能となり、タービン性能、信頼性を大幅に向上させることができる。   By configuring the present invention as described above, it is possible to suppress the bias of the flow to the tip portion due to the centrifugal force generated in the nozzle outlet region, and it is possible to keep the flow of the working fluid along the expanding outer peripheral wall of the nozzle. At the same time, erosion caused by erosion can be reduced, and turbine performance and reliability can be greatly improved.

以下、図1ないし図10を参照して本発明の実施の形態について説明する。なお、図11ないし図19に示したものと同一部分には同一符号を付しその詳細な説明は省略する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The same parts as those shown in FIGS. 11 to 19 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

図1は本発明の実施の形態の蒸気タービン段落を示す断面図である。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing a steam turbine stage according to an embodiment of the present invention.

図1に示すように、本発明の第1の実施形態における蒸気タービン段落は、軸流タービンに関するもので、流体の流れ方向に順次拡大する環状流路を有し、ノズル外輪1とノズル内輪2との間に複数のノズル翼3が周方向に配設されている。そして、このノズル翼3の下流には、回転軸4に設けられた長翼の動翼5が配設されている。ここで、この動翼5の先端部は、図2に示すように、動翼5の有効部と、これら動翼5を連結する動翼カバー6で構成される。そして、それぞれ周方向に配設された2本のシールフィン9が互いに軸方向に離間して動翼カバー6に固定されている。シールフィンは、図1および図2において2本形成されているが、それ以上の本数であることがチップリーク低減には望ましい。なお、符号Kは蒸気の流れを示す。   As shown in FIG. 1, the steam turbine stage according to the first embodiment of the present invention relates to an axial turbine, and has an annular flow path that sequentially expands in the fluid flow direction, and includes a nozzle outer ring 1 and a nozzle inner ring 2. A plurality of nozzle blades 3 are disposed in the circumferential direction. A long blade 5 provided on the rotary shaft 4 is disposed downstream of the nozzle blade 3. Here, as shown in FIG. 2, the tip portion of the moving blade 5 includes an effective portion of the moving blade 5 and a moving blade cover 6 that connects the moving blades 5. Then, two seal fins 9 respectively disposed in the circumferential direction are fixed to the blade cover 6 while being separated from each other in the axial direction. Although two seal fins are formed in FIGS. 1 and 2, it is desirable to reduce the number of chip fins more than that. Note that the symbol K indicates the flow of steam.

ここで、シールフィン9をノズル外輪1内周側ではなく動翼5の頂部に形成したのは、ノズル外周壁1a上を下流側へと流れる水滴が、動翼5に接触することなく下流側へ流れるようにするためである。すなわち、ノズル外周壁1a上に付着している水滴は、そのままノズル外周壁1a上で蒸気流により下流側に流されるとともに、例え動翼5と対向する位置にまで流されても、動翼の遠心力による外周壁1a側に押し付ける蒸気流と下流側に流れる蒸気流とによる相乗効果により、動翼側に滴下するものは無い。   Here, the seal fin 9 is formed not on the inner peripheral side of the nozzle outer ring 1 but on the top of the moving blade 5 because the water droplets flowing downstream on the nozzle outer peripheral wall 1 a do not contact the moving blade 5 on the downstream side. This is to make it flow to. That is, the water droplets adhering to the nozzle outer peripheral wall 1a are caused to flow downstream by the steam flow on the nozzle outer peripheral wall 1a as they are, and even if they flow to a position facing the moving blade 5, the moving blade Nothing drops on the moving blade side due to the synergistic effect of the steam flow pressed against the outer peripheral wall 1a side by the centrifugal force and the steam flow flowing downstream.

このように構成された蒸気タービン段落は、流体の流れ方向に順次拡大する環状流路を構成し、ノズル外輪1とノズル内輪2との間に複数のノズル翼3を周方向に配設するとともに、このノズル翼3の下流に長翼の動翼5を備え、動翼5の外周に設けられた動翼カバー6に2本以上のシールフィンを有しているから、タービン動翼5の頂部から次段落へのチップリークを確実に低減するとともに、浸食量を低減することができ、高効率、高信頼性を達成することができる。   The steam turbine stage configured as described above forms an annular flow path that sequentially expands in the fluid flow direction, and a plurality of nozzle blades 3 are disposed in the circumferential direction between the nozzle outer ring 1 and the nozzle inner ring 2. Since the long blade 5 is provided downstream of the nozzle blade 3 and the blade cover 6 provided on the outer periphery of the blade 5 has two or more seal fins, the top of the turbine blade 5 is provided. As a result, chip leakage from the next stage to the next paragraph can be surely reduced, and the amount of erosion can be reduced, so that high efficiency and high reliability can be achieved.

また、動翼5は回転による遠心力により半径方向外向きにわずかに移動することが考えられ、シールフィン9とノズル外周壁1aとは接触する可能性もある。回転体である動翼5と静止体であるノズル外輪1が接触すると、振動が発生し、蒸気タービンの信頼性を低下させる。この振動を少しでも小さくする為には、シールフィン9とノズル外周壁1aとの接触面積を小さくすることが望ましい。したがって、シールフィン9の形状を、例えば図3に示すように、半径方向外方に向かうにしたがい軸方向肉厚が小さくなるようにすることが好ましい。   Further, it is conceivable that the moving blade 5 moves slightly outward in the radial direction due to the centrifugal force due to rotation, and there is a possibility that the seal fin 9 and the nozzle outer peripheral wall 1a come into contact with each other. When the rotor blade 5 that is a rotating body and the nozzle outer ring 1 that is a stationary body come into contact with each other, vibration is generated and the reliability of the steam turbine is lowered. In order to reduce this vibration as much as possible, it is desirable to reduce the contact area between the seal fin 9 and the nozzle outer peripheral wall 1a. Therefore, it is preferable to make the shape of the seal fin 9 smaller in the axial thickness as it goes outward in the radial direction, for example, as shown in FIG.

図2において、動翼先端部は、動翼5の有効部と動翼を連結する動翼カバー6とで構成され、頂部に複数のシールフィン9を設けている。しかしこれに限る必要はなく、図4に示すように、シールフィン9が、翼有効部の頂部に設けられ運転中に発生する振動を抑制するスナッバーカバー8と一体に削り出された構造であっても、上述と同様の効果が得られる。   In FIG. 2, the tip of the moving blade is composed of an effective portion of the moving blade 5 and a moving blade cover 6 that connects the moving blades, and a plurality of seal fins 9 are provided at the top. However, the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. 4, the seal fin 9 is formed at the top of the blade effective portion and is cut out integrally with the snubber cover 8 that suppresses vibration generated during operation. Even if it exists, the effect similar to the above-mentioned is acquired.

なお、各動翼5の先端部に設けられたスナッバーカバー8は、隣接する各動翼5の先端部同士をこのスナッバーカバー8により密に接触させていることにより、動翼回転時に生じる各動翼5間の振動を抑制するようにしたものである。   The snubber cover 8 provided at the tip of each rotor blade 5 is generated when the tip of each adjacent rotor blade 5 is in close contact with the snubber cover 8 to rotate the rotor blade. The vibration between the rotor blades 5 is suppressed.

さらに図5に示すように、本発明の実施の形態におけるタービン段落を子午面から観察した際に、フィン高さHを、3mm<H<8mm の範囲に設定してもよい。フィン高さHを上式のごとく設定したのは以下の理由による。すなわち、フィン高さHが小さく、3mm未満であると、図6に示すように、フィンを有しない形状に近づく為、チップリーク量低減効果が減少する。一方、図7に示すように、フィン高さHが大きく、8mmを超えると、動翼より削り出すフィンは、直線形状のため加工が困難となる。この場合、隣り合う動翼間において隙間が生じ、チップリークを十分に低減することが出来なくなる懸念がある。   Further, as shown in FIG. 5, when the turbine stage in the embodiment of the present invention is observed from the meridian plane, the fin height H may be set in a range of 3 mm <H <8 mm. The reason why the fin height H is set as in the above equation is as follows. That is, when the fin height H is small and less than 3 mm, the shape close to the shape having no fins is approached as shown in FIG. On the other hand, as shown in FIG. 7, if the fin height H is large and exceeds 8 mm, the fins to be machined from the moving blades are difficult to machine because of the linear shape. In this case, there is a concern that a gap is generated between adjacent moving blades, and chip leakage cannot be sufficiently reduced.

したがって、フィンの効果を十分に発揮しかつシールフィンを高精度で加工する為には、3mm<H<8mmとすることが望ましい。 Therefore, in order to sufficiently exhibit the effect of the fin and process the seal fin with high accuracy, it is desirable that 3 mm <H <8 mm.

さらに、図8に示すように、本発明の実施の形態における蒸気タービン段落においては、上記目的を達成するために、フィン高さをH,フィン間隔をPとした時、フィン高さに対するフィン間隔のアスペクト比 H/Pを 0.5<H/P<2 の範囲に設定する。   Further, as shown in FIG. 8, in the steam turbine stage according to the embodiment of the present invention, in order to achieve the above object, when the fin height is H and the fin interval is P, the fin interval with respect to the fin height. The aspect ratio H / P is set in the range of 0.5 <H / P <2.

フィン高さHとフィン間隔Pの比を上式のごとく設定したのは以下の理由による。すなわち、フィンが2枚の場合を考えると、フィン間隔Pが小さい場合、図9に示すように、フィンが1枚の状態に近づく為、チップリークの低減効果が十分得られなくなる。 一方フィン間隔Pを大きくとった場合、動翼先端部は図10に示すような形状となる。このような形状の場合、図2に示す実施の形態と比較し、動翼カバー6が大きくなり過ぎる。このため、動翼5の先端部の重量が大きくなり、過大な遠心力が生じるとういう問題が生ずる。   The ratio between the fin height H and the fin interval P is set as shown in the above equation for the following reason. That is, considering the case of two fins, when the fin interval P is small, as shown in FIG. 9, the fins approach one state, and the effect of reducing chip leakage cannot be obtained sufficiently. On the other hand, when the fin interval P is increased, the tip of the rotor blade has a shape as shown in FIG. In the case of such a shape, the moving blade cover 6 becomes too large as compared with the embodiment shown in FIG. For this reason, the weight of the front-end | tip part of the moving blade 5 becomes large, and the problem that an excessive centrifugal force arises arises.

このようなことから、フィンの効果を十分に発揮し、かつ、タービンの信頼性を低下させる過大な遠心力を低減するには、アスペクト比H/Pを 0.5<H/P<2とすることが望ましい。   For this reason, the aspect ratio H / P is set to 0.5 <H / P <2 in order to fully exhibit the effect of the fins and reduce the excessive centrifugal force that lowers the reliability of the turbine. It is desirable to do.

更に、フィンの高さHを前述の3mm<H<8mmとしたうえで、アスペクト比H/Pを0.5<H/P<2とすることが望ましい。   Furthermore, it is desirable that the height H of the fin is 3 mm <H <8 mm, and the aspect ratio H / P is 0.5 <H / P <2.

なお、本発明における蒸気タービン段落を最終タービン段落およびその上流のタービン段落の少なくとも1つ以上に適用すれば、チップリークを低減でき、エロージョン量が減少して、タービン効率・信頼性をさらに向上させうる蒸気タービンを提供することができる。   If the steam turbine stage in the present invention is applied to at least one of the final turbine stage and the upstream turbine stage, chip leakage can be reduced, the amount of erosion can be reduced, and the turbine efficiency and reliability can be further improved. A possible steam turbine can be provided.

本発明の実施の形態のタービン段落を示す断面図。Sectional drawing which shows the turbine stage of embodiment of this invention. 図1に示す実施の形態のタービン段落の動翼先端部を示す図。The figure which shows the moving blade front-end | tip part of the turbine stage of embodiment shown in FIG. シールフィンの形状を示す図。The figure which shows the shape of a seal fin. 本発明の他の実施の形態のタービン段落の動翼先端部を示す図。The figure which shows the moving blade front-end | tip part of the turbine stage of other embodiment of this invention. 適切なシールフィン高さを示す説明図。Explanatory drawing which shows suitable seal fin height. シールフィンが低すぎる場合の説明図。Explanatory drawing when a seal fin is too low. シールフィンが高すぎる場合の説明図。Explanatory drawing when a seal fin is too high. フィン高さとフィン間隔のアスペクト比を適切に設定した場合のシールフィンを示す説明図。Explanatory drawing which shows the seal fin at the time of setting the aspect ratio of fin height and fin space | interval appropriately. シールフィン間隔が狭すぎる場合の説明図。Explanatory drawing when a seal fin space | interval is too narrow. シールフィン間隔が広すぎる場合の動翼先端部を示す説明図。Explanatory drawing which shows a moving blade front-end | tip part when a seal fin space | interval is too wide. 従来のタービン段落を示す断面図。Sectional drawing which shows the conventional turbine paragraph. 図11のA−A矢視図。FIG. 12 is an AA arrow view of FIG. 11. 従来のタービンノズル内の流体の流れを示す断面図。Sectional drawing which shows the flow of the fluid in the conventional turbine nozzle. 従来のタービン段落におけるシールフィンの位置を示す断面図。Sectional drawing which shows the position of the seal fin in the conventional turbine stage. 蒸気タービンの膨張曲線。Expansion curve of the steam turbine. 湿り蒸気中で運転される蒸気タービンの流動状態説明図。Flow state explanatory drawing of the steam turbine operated in wet steam. 従来提案されているシールフィン構造を示す図。The figure which shows the seal fin structure proposed conventionally. 従来提案されているシールフィン構造の子午面図。The meridional view of the conventionally proposed seal fin structure.

符号の説明Explanation of symbols

1 ノズル外輪
1a ノズル外周壁
2 ノズル内輪
2a ノズル内周壁
3 ノズル翼
3a ノズル翼の後縁
4 回転軸
5 動翼
6 動翼カバー
9 シールフィン
8 スナッバカバー
CL チップクリアランス
D L−2羽根出口
E L−1ノズル出口
F L−0ノズル出口
H フィン高さ
I 比エンタルピ
J L−0羽根出口
K 蒸気の流れ
L−1 タービン最終段前段落
L−0 タービン最終段段落
M 水膜
O 回転中心
P フィン間隔
Pr 蒸気圧力
Rr ノズル後縁端ルート半径
Rt ノズル後縁端チップ半径
Se エントロピ
Te 蒸気温度
V 水滴の流れ
Xa 軸方向
Xr ラジアル線
θ ノズル外周壁傾斜角度
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nozzle outer ring 1a Nozzle outer peripheral wall 2 Nozzle inner ring 2a Nozzle inner peripheral wall 3 Nozzle blade 3a Nozzle blade trailing edge 4 Rotating shaft 5 Rotor blade 6 Rotor blade cover 9 Seal fin 8 Snubber cover CL Tip clearance D L-2 Blade outlet E L -1 Nozzle outlet F L-0 Nozzle outlet H Fin height I Specific enthalpy J L-0 Blade outlet K Steam flow L-1 Turbine final stage paragraph L-0 Turbine final stage stage M Water film O Rotation center P Fin Interval Pr Steam pressure Rr Nozzle trailing edge root radius Rt Nozzle trailing edge tip radius Se Entropy Te Steam temperature V Water droplet flow Xa Axial direction Xr Radial line θ Nozzle outer peripheral wall inclination angle

Claims (5)

流体の流れ方向に順次拡大する環状流路を構成し、ノズル外輪とノズル内輪との間に複数のノズル翼を周方向に配列するとともに、これらノズル翼の下流に動翼を配設してなる軸流タービンにおいて、前記動翼の有効部の頂部に複数のシールフィンを設けたことを特徴とする蒸気タービン段落。   An annular flow path that sequentially expands in the fluid flow direction is configured, and a plurality of nozzle blades are arranged in the circumferential direction between the nozzle outer ring and the nozzle inner ring, and a moving blade is disposed downstream of these nozzle blades. In the axial turbine, a steam turbine stage characterized in that a plurality of seal fins are provided at the top of the effective portion of the rotor blade. 前記動翼先端部において形成されるシールフィンは、前記ノズル外輪の内周壁に近づくにつれ断面積が小さくなるように形成されていることを特徴とする請求項1記載の蒸気タービン段落。   2. The steam turbine stage according to claim 1, wherein the seal fin formed at the tip of the rotor blade is formed so that a cross-sectional area becomes smaller as the inner peripheral wall of the nozzle outer ring is approached. 前記動翼先端部に形成されるシールフィンにおいて、このシールフィンの高さHは
3mm< H <8mm
の範囲に設定されていることを特徴とする請求項1記載の蒸気タービン段落。
In the seal fin formed at the tip of the rotor blade, the height H of the seal fin is 3 mm <H <8 mm
The steam turbine stage according to claim 1, wherein the steam turbine stage is set in a range of
前記シールフィン高さをH,前記シールフィン間隔をPとすると、シールフィン高さに対するシールフィン間隔の比 H/Pを
0.5<H/P<2
の範囲に設定したことを特徴とする請求項1記載の蒸気タービン段落。
When the seal fin height is H and the seal fin interval is P, the ratio H / P of the seal fin interval to the seal fin height is 0.5 <H / P <2.
The steam turbine stage according to claim 1, wherein the steam turbine stage is set in a range of
請求項1ないし請求項5に記載の蒸気タービン段落が、最終タービン段落およびその上流のタービン段落の少なくとも1つ以上に適用されていることを特徴とする蒸気タービン。   The steam turbine stage according to claim 1, wherein the steam turbine stage is applied to at least one of a final turbine stage and an upstream turbine stage.
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