JP2007231809A

JP2007231809A - 復水器

Info

Publication number: JP2007231809A
Application number: JP2006053270A
Authority: JP
Inventors: Shinya Mori; 晋也森; Shunji Kono; 俊二河野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2006-02-28
Filing date: 2006-02-28
Publication date: 2007-09-13

Abstract

【課題】胴体にスラスト荷重およびこのスラスト荷重に基づく曲げモーメントが発生しても胴体をより長く安定状態に維持させる復水器を提供する。
【解決手段】本発明に係る復水器は、横断軸方向に沿って蒸気タービン２２に中間胴、本体胴２０を順次、配置接続させるとともに、前記本体胴２０の底部にホットウェル２３を備える一方、このホットウェル２３の底部に前部基礎台３４と後部基礎台３３を設けた復水器において、前記ホットウェル２３の始端点および前記後部基礎台３３の設置点を前記本体胴２０の本体胴側部外被３７から上流側に向う中間位置に設けるとともに、前記ホットウェル２３の終端点および前記前部基礎台３４の設置点を前記中間胴２１の中間位置まで延ばす一方、前記前部基礎台３４にスラスト荷重曲げモーメント拘束補強材３６を備えたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は復水器に係り、特に軸流排気タイプの復水器の改良に関する。

例えば、原子力発電プラントや火力発電プラントに適用する復水器は、蒸気タービンで膨張仕事を終えたタービン排気を冷却水で凝縮させて復水にし、その復水を蒸気発生器に送る機能を持たせたものであり、タービン排気を復水に凝縮させる際、タービン排気の持つ熱エネルギをより多く回収させるために真空に維持している。

このように、器内を真空に維持し、タービン排気を復水に凝縮させる復水器は、通常、頭部側に蒸気タービンを載設する縦形配置形式のものが多い。

しかし、最近の復水器、例えば出力１５万ｋＷクラスのものでは、横断軸方向に沿って蒸気タービンと復水器とを一直線上に配置する、いわゆる軸流排気タイプのものが提案されている。

この軸流排気タイプの復水器は、図２に示すように、本体胴１と中間胴２とを横断軸方向にそって一直線上に配置するとともに、中間胴２の一端に蒸気タービン３を配置し、蒸気タービン３で膨張仕事を終えたタービン排気を中間胴２でタービン排気の圧力損失の回復を図った後、本体胴１に収容する凝縮管（図示せず）でタービン排気を凝縮させて復水にし、復水をホットウェル４に溜めた後、蒸気発生器に戻している。

蒸気タービン３に接続する中間胴２は、入口側に伸縮継手５を備えたタービン接続開口６を設けるとともに、その下流側にトラスパイプ７とスプレー管８を設け、タービン排気に冷却水を噴霧し、器内の過加熱を抑制している。

また、中間胴２は、下流側に向って拡開状に形成する空間の通路９を備えるとともに、中間胴外被１０に沿って補強リブ板１１を備え、中間胴外被１０の強度を高く維持させている。

一方、本体胴１は、凝縮管を数多く集めた管巣（図示せず）の間に亘って設けられ、継目１２で分割された支え板１３ａ，１３ｂを備え、本体胴外被１４の強度を高く維持させている。

支え板１３ａ，１３ｂは、継目１２および縁側のそれぞれにタービン排気用の切欠状に形成された通路１５ａ，１５ｂ，…を形成し、隣りの空間から流れてくるタービン排気を案内させている。

また、本体胴１の底部側に設けたホットウェル４は、本体胴外被１４と区画板１５とで空間を形成し、区画板１５の一側を介して管巣（図示せず）で凝縮した復水を矢印ＡＲに沿って流して集め、一時的に溜めている。

また、ホットウェル４は、区画板１５および本体胴外被１４の強度を維持するために補強パイプ１６を備えている。

また、ホットウェル４を囲う本体胴１の上流側一端とその下流側一端とのそれぞれには前部基礎台１７と後部基礎台１８を備え、本体胴１およびホットウェル４のそれぞれを支持している。

このような構成を備える軸流排気タイプの復水器は、横断軸方向に沿って蒸気タービン３と一直線上に接続配置させているため、比較的圧力損失が少なく、中小出力機に多く採用されている。

また、この軸流排気タイプの復水器は、例えば特許文献１や特許文献２に見られるように、数多く提案されており、その実用化への活発な発展が期待されている。
特開平１０−１９６３１３号公報特開平１０−２１２９０７号公報

図２、特許文献１および特許文献２は、ともに圧力損失が少ない点で優れているものの、幾つかの問題点を持っており、その一つに本体胴１および中間胴２のそれぞれを支持する基礎台や支持軸等の強度維持に一抹の不安が残る。

すなわち、軸流排気タイプの復水器は、蒸気タービン３から膨張仕事を終えたタービン排気の持つ熱エネルギをより多くの回収させるために器内を真空に維持させている。

このため、本体胴１および中間胴２は、ともに、器外の大気圧と器内の真空圧との間に圧力差が出るものの、縦断軸方向に沿う頭部側の圧力差と底部側の圧力差がバランスするので、縦断軸方向側の強度不足の心配はない。

しかし、本体胴１および中間胴２は、横断軸方向に沿って器外の大気圧と器内の真空圧との間に大きな圧力差が出、この大きな圧力差がスラスト荷重となり、このスラスト荷重が本体胴１から中間胴２を介して蒸気タービン３に向って押圧力となって発生する。

このスラスト荷重は、例えば、図２に示すように、本体胴１の頭部側から中間胴２を介して蒸気タービン３に向って発生すると、前部基礎台１７および後部基礎台１８を基点に曲げモーメントが発生する。

曲げモーメントが発生すると、本体胴１は、前部基礎台１７および後部基礎台１８を基点に、見掛け上浮上する方向に移動し、中間胴２は、その反作用として見掛け上、転倒する方向に移動する。

このように、前部基礎台１７および後部基礎台１８には、過度な曲げモーメントが発生しており、長年の使用の結果、強度維持に不安が残されている。

このような事象は、復水器が軸流排気タイプであるが故に発生する問題点であり、特許文献１に示された基礎や特許文献２に示された基礎や支持棒にも発生すると考えれている。

本発明は、このような事情に基づいてなされたもので、本体胴や中間胴に器外の大気圧と器内の真空圧との圧力差に基づくスラスト荷重が発生し、このスラスト荷重に伴う曲げモーメントが過度に作用しようとも十分に抗し、高い安全性をより長く維持させるために構造に改良を加えた復水器を提供することを目的とする。

本発明に係る復水器は、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、横断軸方向に沿って蒸気タービンに中間胴、本体胴を順次、配置接続させるとともに、前記本体胴の底部にホットウェルを備える一方、このホットウェルの底部に前部基礎台と後部基礎台を設けた復水器において、前記ホットウェルの始端点および前記後部基礎台の設置点を前記本体胴の本体胴側部外被から上流側に向う中間位置に設けるとともに、前記ホットウェルの終端点および前記前部基礎台の設置点を前記中間胴の中間位置まで延ばす一方、前記前部基礎台にスラスト荷重曲げモーメント拘束補強材を備えたものである。

本発明に係る復水器は、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、前記スラスト荷重曲げモーメント拘束補強部材は、前記基礎台から中間胴の中間胴頭部外被まで延ばす構成にしたものである。

本発明に係る復水器は、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、前記スラスト荷重曲げモーメント拘束補強部材は、前記基礎台から中間胴の中間胴底部外被まで延ばす構成にしたものである。

本発明に係る復水器は、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、前記スラスト荷重曲げモーメント拘束補強部材は、ホットウェル側部外被に固設する構成にしたものである。

本発明に係る復水器は、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、前記ホットウェルは、始端点から終端点までに列状配置の補強パイプを備えたものである。

本発明に係る復水器は、復水器の長さおよび前部基礎台と後部基礎台との距離を長く延ばすとともに、前部基礎台にスラスト荷重曲げモーメント拘束補強部材を設け、後部基礎台に中間胴の一部および本体胴の自重を受け持たせ、前部基礎台に曲げモーメントを受け持たせ、外力の受持ち分担を均等分散化させたので、スラスト荷重が発生しても中間胴および本体胴をより長く安定状態に維持させることができる。

以下、本発明に係る復水器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。

図１は、本発明に係る復水器の実施形態を示す概念図である。

本実施形態に係る復水器は、本体胴２０と中間胴２１とを横断軸方向に沿って配置するとともに、中間胴２１の入口ＩＮに蒸気タービン２２を配置し、蒸気タービン２２で膨張仕事を終えたタービン排気を中間胴２１でタービン排気の圧力を回復させた後、本体胴２０に収容する数多くの凝縮管を一つにまとめた管巣（図示せず）でタービン排気を凝縮させて復水にし、復水をホットウェル２３に一旦溜めた後、蒸気発生器（図示せず）に戻している。

蒸気タービン２２に接続する中間胴２１は入口側ＩＮに伸縮継手２４を備えたタービン接続開口２５を設けるとともに、その下流側に井桁状に組み込んだトラスパイプ２６とスプレー管２７を設け、タービン排気に冷却水を噴霧し、器内の過加熱を抑制している。

また、中間胴２１は、下流側に向って空間の拡開状に形成する通路２７を備えるとともに、中間胴頭部外被２８ａおよび中間胴底部外被２８ｂのそれぞれに沿って補強リブ３５ａ，３５ｂを備え、中間胴頭部外被２８ａおよび中間胴底部外被２８ｂのそれぞれの強度を高く維持させている。

一方、本体胴２０は、管巣の間に亘って設けられ、継目２９で分割された支え板２９ａ，２９ｂを横断軸方向と交差する方向（紙面の裏側）に向って複数枚備え、本体胴頭部外被３０ａ、本体胴底部外被３０ｂのそれぞれの強度を高く維持させている。

支え板２９ａ，２９ｂは、継目２９および縁側のそれぞれにタービン排気用の切欠状に形成した通路３０ａ_１，３０ｂ_１，…を形成し、隣りの空間から流れてくるタービン排気を案内している。

また、本体胴２０の底部側に設けたホットウェル２３は、本体胴２０の本体胴側部外被３７から上流側に向い中間位置に始端点ＩＰ_１を置き、この始端点ＩＰ_１から上流側に向う中間胴２１の中間位置を終端点ＩＰ_２とし、この終端点ＩＰ_２まで延ばして形成するとともに、本体胴底部外被３０ｂ、区画板３１およびこの区画板３１に接続する中間胴底部外被２８ｂとで空間を形成し、本体胴２０に収容された管巣でタービン排気を凝縮させた復水を矢印ＡＲの方向に沿い、始端点ＩＰ_１側から案内して空間に集め、ここで一旦、復水を溜めている。

また、ホットウェル２３は、始端点ＩＰ_１から終端点ＩＰ_２までの空間に列状に配置して補強パイプ３２を備え、区画板３１、本体胴底部外被３０ｂおよび中間胴底部外被２８ｂのそれぞれの強度を高く維持させている。

さらに、ホットウェル２３は、始端点ＩＰ_１と終端点ＩＰ_２とのそれぞれに後部基礎台３３と前部基礎台３４をそれぞれ設け、後部基礎台３３を本体胴３０の固定点ＦＰ_１とし、前部基礎台３４を中間胴２１の支持点ＦＰ_２としている。

また、中間胴２１の支持点とするＦＰ_２とする前部基礎台３４には、ホットウェル２３のホットウェル側部外被３８に沿うか、または溶接等で固定させ、中間胴２１の中間胴頭部外被２８ａに設けた補強リブ３５ａまで延びる柱状のスラスト荷重曲げモーメント拘束補強材３６が設けられている。

なお、スラスト荷重曲げモーメント拘束補強材３６は、中間胴２１の中間胴底部外被２８ｂを貫通させずにここでとどめ、溶接等で接続させてもよい。中間胴２１の空間の通路２７を広く確保させ、タービン排気の乱流を抑制するとともに、ホットウェル２３のホットウェル側部外被３８の断面二次モーメントを強化する点で有効である。

また、後部基礎台３３および前部基礎台３４のそれぞれに設けたベースプレート３９ａ，３９ｂの基礎ボルト穴は、横断軸方向と交差する方向に向って長穴に形成し、基礎ボルトの横断軸方向への移動の拘束と、熱伸びによるその交差方向への移動を考慮している。

このような構成を備える復水器において、大気と器内の真空と圧力差によるスラスト荷重が発生すると、スラスト荷重は、本体胴２０の支え板２９ａ，２９ｂおよび中間胴２１の補強リブ３５ａ，３５ｂを介してタービン接続開口２５側に向う。

また、スラスト荷重の発生と同時に、固定点としての後部基礎台３３を起点に曲げモーメントが発生する。

この場合、本実施形態では、後部基礎台３３に本体胴２０の自重および中間胴２１の自重の一部を受け持たせるとともに、前部基礎台３４およびスラスト荷重曲げモーメント拘束補強材３６に曲げモーメントを受け持たせる構成にしているので、スラスト荷重による本体胴２０の浮上りおよび曲げモーメントによる中間胴２１の転倒を確実に防止することができる。

また、本実施形態は、本体胴２０の本体胴側部外被３７から本体胴２０の中間位置を始端点ＩＰ_１とし、ここから中間胴２１の中間位置に設けた終端点ＩＰ_２まで長く延ばしてホットウェル２３を形成し、後部基礎台３３と前部基礎台３４との距離Ｌを長く確保させたので、長い距離Ｌの確保に伴って前部基礎台３４の支持力を少なくすることができ、設計の自由度を広く確保することができる。

したがって、本実施形態によれば、自重による力の負担を後部基礎台３３で受け持たせ、曲げモーメントの負担を前部基礎台３４で受け持たせ、力の受け持つ負担を分散化させたので、本体胴２０および中間胴２１をより長く安定状態に維持させることができる。

また、本実施形態によれば、ホットウェル２３の長さの延長に伴い、後部基礎台３３と前部基礎台３４との距離Ｌを長くして前部基礎台３４の支持力を小さくさせたので、スラスト荷重曲げモーメント拘束補強材を簡素にして本体胴２０および中間胴２１の安定化を図ることができる。

本発明に係る復水器の実施形態を示す概念図。従来の復水器を示す概念図。

符号の説明

１本体胴
２中間胴
３蒸気タービン
４ホットウェル
５伸縮継手
６タービン接続開口
７トラスパイプ
８スプレー管
９通路
１０中間胴外被
１１補強リブ板
１２継目
１３ａ，１３ｂ支え板
１４本体胴外被
１５区画板
１６補強パイプ
１７前部基礎台
１８後部基礎台
２０本体胴
２１中間胴
２２蒸気タービン
２３ホットウェル
２４伸縮継手
２５タービン接続開口
２６トラスパイプ
２７通路
２８ａ，２８ｂ中間胴頭部外被
２９継目
２９ａ，２９ｂ支え板
３０ａ本体胴頭部外被
３０ｂ本体胴底部外被
３０ａ_１，３０ｂ_１，３０ｃ_１通路
３１区画板
３２補強パイプ
３３後部基礎台
３４前部基礎台
３５ａ，３５ｂ補強リブ
３６スラスト荷重曲げモーメント拘束補強材
３７本体胴側部外被
３８ホットウェル側部外被
３９ａ，３９ｂベースプレート

Claims

横断軸方向に沿って蒸気タービンに中間胴、本体胴を順次、配置接続させるとともに、前記本体胴の底部にホットウェルを備える一方、このホットウェルの底部に前部基礎台と後部基礎台を設けた復水器において、前記ホットウェルの始端点および前記後部基礎台の設置点を前記本体胴の本体胴側部外被から上流側に向う中間位置に設けるとともに、前記ホットウェルの終端点および前記前部基礎台の設置点を前記中間胴の中間位置まで延ばす一方、前記前部基礎台にスラスト荷重曲げモーメント拘束補強材を備えたことを特徴とする復水器。
前記スラスト荷重曲げモーメント拘束補強部材は、前記基礎台から中間胴の中間胴頭部外被まで延ばす構成にしたことを特徴とする請求項１記載の復水器。
前記スラスト荷重曲げモーメント拘束補強部材は、前記基礎台から中間胴の中間胴底部外被まで延ばす構成にしたことを特徴とする請求項１記載の復水器。
前記スラスト荷重曲げモーメント拘束補強部材は、ホットウェル側部外被に固設する構成にしたことを特徴とする請求項１記載の復水器。
前記ホットウェルは、始端点から終端点までに列状配置の補強パイプを備えたことを特徴とする請求項１記載の復水器。