JP2008144666A - 蒸気タービンのタービンノズル及び湿分分離方法 - Google Patents

Abstract

【課題】蒸気の損失によるタービン性能の低下を防止できると共に、タービンノズル表面の湿分の捕集効率を向上できること。
【解決手段】両端がダイヤフラム外輪２とダイヤフラム内輪１とによって支持された蒸気タービンのタービンノズル３０において、ノズル正圧面１８側からノズル前縁端１１を通ってノズル負圧面１９側に回り込んでタービンノズルの表面に形成され、且つノズル前縁端１１において鉛直方向の高さが低くなるように設けられた誘導溝１４と、この誘導溝におけるノズル前縁端１１位置に連通し、且つノズル内部空間１６に連通する湿分回収孔１５とを備えた湿分分離構造を有するものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、蒸気タービンのタービンノズル及び蒸気タービンの湿分分離方法に係り、特に、蒸気タービンの低圧段落に適用されて好適な蒸気タービンのタービンノズル及び蒸気タービンの湿分分離方法に関する。

原子力・火力・地熱発電プラント等で使用される蒸気タービンの低圧段落においては、作動流体である蒸気の温度・圧力が低くなるため、蒸気が膨張する過程で一部が凝縮し液滴（水滴）が発生する。

図１５はダイヤフラム内輪１とダイヤフラム外輪２によって支持されたタービンノズル３と、タービンディスク４に植設された羽根５とから構成される低圧蒸気タービンの最終段落に、同様の構成をもつ低圧蒸気タービンの最終前段落の羽根６を加えた領域において、蒸気および水滴の軌跡を模式的に示したものである。図１５において、作動流体である蒸気は破線で示す流線７で示されるような軌跡をたどるのに対し、最終前段落までに発生した水滴は羽根６の後縁端１０から遠心力によって実線で示す流線８のようにタービンノズル３のダイヤフラム外輪２側へ飛散する。

これら水滴はタービンノズル３のノズル前縁端１１周辺に付着すると、成長して水膜１２を形成しながらタービンノズル３の表面上に沿って後縁側へ向かい、ノズル後縁端９に達すると蒸気の流れ（流線７）により引きちぎられ、再び水滴となって羽根５へ飛散する。このとき、水滴は慣性により蒸気の流れ（流線７）から外れて、羽根５の前縁端１３周辺に衝突し浸食の原因となる。また水滴は、羽根５の前縁端１３へ衝突すると回転に対する制動作用をもたらすほか、水滴の加速のために蒸気のエネルギーが消費されるなど、湿り損失となって効率低下の原因ともなる。

図１６は、モデルタービンにより蒸気タービン最終前段落におけるタービンノズル（不図示）の入口湿り度を詳細に観察した結果の一例であり、横軸に湿り度を、縦軸にタービンノズルの高さ方向の位置を示したものである。このタービンノズルのダイヤフラム外輪２側の湿り度がより高くなっていることから、タービン最終段落のタービンノズル３では、図１５に示すように、その最終前段落の羽根６から吹き飛ばされた水滴は、湿分の流線８の軌跡をたどって、タービンノズル３のノズル前縁端１１のダイヤフラム外輪２側に集められて水膜１２を形成し、その後、蒸気の流れ（流線７）に引きずられながら移動していくものと考えられる。

これまでに、タービンノズル３の表面に付着する湿分を分離除去する構造として、タービンノズル３の表面に溝を設けて湿分を集め、この湿分をダイヤフラム外輪２に設けたスリット、あるいは溝端部の吸引孔へ誘導して排出する方法（特許文献１〜３）や、タービンノズル３の内部を中空とし、このタービンノズル３の表面にスリットを設け、タービンノズル３の表面に付着した湿分を、スリットを通過させてタービンノズル３の内部に捕集して除去するもの（特許文献４、５）が提案されている。
特開２００１−１５２８０７号公報 特開２０００−１４５４０４号公報 特開昭６２−２６１６０４号公報 特開平１１−２２４１０号公報 特開２００４−１２４７５１号公報

これまでに提案されたタービンノズルの表面に付着した湿分を分離し除去する構造のうち、スリットを通じた湿分の排出方法（特許文献４、５）では、タービンノズル３の表面上の水膜１２が蒸気の流れ（流線７）に引きずられてノズル前縁端１１から後縁側へ向かう過程で、いくつかの細流や水滴に分裂して移動する場合も考えられるため、スリット内部に湿分だけでなく蒸気も一緒に巻き込まれてしまい、これにより、蒸気流量が減少して蒸気が損失し、タービンの性能が低下する恐れがある。

一方、溝により湿分を誘導する方法（特許文献１、２、３）の場合には、湿分を溝内に集めるため、湿分除去に伴う蒸気の損失は抑制されるが、湿分の溢流などが生じて湿分の捕集効率が低下する恐れがある。

本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、蒸気の損失によるタービン性能の低下を防止し、タービンノズル表面の湿分の捕集効率を向上させることができる蒸気タービンのタービンノズル及び蒸気タービンの湿分分離方法を提供することにある。

本発明に係る蒸気タービンのタービンノズルは、両端がダイヤフラム外輪とダイヤフラム内輪とによって支持された蒸気タービンのタービンノズルにおいて、ノズル正圧面側からノズル前縁端を通ってノズル負圧面側に回り込んでタービンノズルの表面に形成され、且つ上記ノズル前縁端において鉛直方向の高さが低くなるように設けられた誘導溝と、当該誘導溝における前記ノズル前縁端位置に連通し、且つノズル内部空間に連通する湿分回収孔とを備えた湿分分離構造を有することを特徴とするものである。

さらに本発明に係る蒸気タービンの湿分分離方法は、前段の羽根から飛散してタービンノズルの表面に付着した湿分を、ノズル前縁端において鉛直方向の高さが低くなるようにして上記表面に形成された誘導溝内に一旦集めて貯溜し、その後、この誘導溝内の湿分を、当該誘導溝における前記ノズル前縁端位置に連通する湿分回収孔を経て重力の作用でノズル内部空間へ導いて排出する特徴とするものである。

本発明に係る蒸気タービンのタービンノズル及び湿分分離方法によれば、羽根から飛散してタービンノズルの表面に付着した湿分を、ノズル正圧面側からノズル前縁端を通ってノズル負圧面側に回り込んでタービンノズルの表面に設けられた誘導溝に一旦集めて貯溜し、この誘導溝から湿分回収孔を経てノズル内部空間へ導くことから、タービンノズル表面の湿分が誘導溝に一旦集められることで、蒸気がノズル内部空間へ直接導入されて損失することを抑制できる。従って、蒸気の損失によるタービン性能の低下を防止できる。

さらに、誘導溝が、ノズル前縁端において鉛直方向の高さが最も低くなるように設けられ、この誘導溝のノズル前縁端位置が湿分回収孔を経てノズル内部空間に連通することから、タービンノズルの表面から誘導溝内に集められた湿分を流動させる駆動力が、蒸気の流れではなく重力の利用となる。このため、誘導溝内の湿分が蒸気の流れにより引きちぎられて飛散することがなく、しかも溢流も抑制できるので、タービンノズルの表面に付着した湿分の捕集効率を向上させることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づき説明する。但し、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。

［Ａ］第１の実施の形態（図１〜図５）
図１は、本発明に係る蒸気タービンのタービンノズルにおける第１の実施の形態がタービンケーシング上半部に収容された状態を子午面から目視して示す図である。図２は、本発明に係る蒸気タービンのタービンノズルにおける第１の実施の形態がタービンケーシング下半部に収容された状態を子午面から目視して示す図である。本実施の形態において、前記背景技術（図１５）と同様な部分は、同一の符号を付す。

図１及び図２に示す蒸気タービンの低圧段落においては、作動流体である蒸気が膨張する過程で一部が凝縮して水滴となるので、この水滴である湿分を除去するために、タービン最終段落を構成するタービンノズル３０は、誘導溝１４及び湿分回収孔１５を備えた湿分分離構造を有する。図１に示すタービンノズル３０は、タービンケーシング上半部に収容されたものであり、図２に示すタービンノズル３０はタービンケーシング下半部に収容されたものであって、共に、ダイヤフラム内輪１とダイヤフラム外輪２とにより支持されている。

前記誘導溝１４は、図３に示すように、タービンノズル３０の正圧面１８側からノズル前縁端１１を経由してノズル負圧面１９側へ回り込んで、タービンノズル３０の表面に形成される。このとき、誘導溝１４は、ノズル前縁端１１において、鉛直方向の位置が最も低くなるように設けられており、タービンノズル３０の表面上で湿分の駆動力となる蒸気の流れ（図１、図２の流線）と交差する。また、図３に示すように、誘導溝１４のノズル前縁端１１位置において、ノズル内部空間１６、１７に連通する湿分回収孔１５が、当該誘導溝１４の底部に連通して設けられる。更に、誘導溝１４は、図４に示すように、深さ方向を鉛直下向きにとり、鉛直上方に設けられた溝開口部２２から湿分を流入する構造になっている。

ここで、図１に示すように、タービンケーシング上半部に収容されたタービンノズル３０のノズル内部空間１６は、ダイヤフラム内輪１の内部に設けられた内輪側ドレン捕集室２０に連通する。また、図２に示すように、タービンケーシング下半部に収容されたタービンノズル３０のノズル内部空間１７は、上記内輪側ドレン捕集室２０と、ダイヤフラム外輪２側に設けられた外輪側ドレン捕集室２１との両方に連通する。

タービン最終前段落の羽根６（図１５）の後縁端１０より吹き飛ばされた湿分は、タービン最終段落のタービンノズル３０（図１、図２）におけるノズル前縁端１１近傍の表面に水膜１２を形成する。この水膜１２の湿分（図中破線矢印で示す）３１は、タービンノズル３０の表面上では湿分の流線８に沿ってノズル後縁端９側へ向かうが、湿分の流線８が途中で誘導溝１４と交わると、蒸気の流れ（流線７）に引きずられて、誘導溝１４の溝開口部２２から誘導溝１４内に取り込まれる。

また、蒸気の流れ（流線７）から外れてタービンノズル３０に衝突し付着した水滴２３は、そのタービンノズル３０の表面上での軌跡（図中実線矢印で示す）２４が誘導溝１４と交わるような領域に到達したものについては、誘導溝１４に捕集される。

誘導溝１４は、前述の如く、タービンノズル３０のノズル前縁端１１に近づくほど鉛直方向に低く設けられ、また図４に示すように、誘導溝１４の深さ方向が鉛直下向きに設定され、その上方の溝開口部２２が狭く設定されている。これにより、タービンノズル３０の表面上をノズル後縁端９側へ流れる蒸気が湿分に及ぼす影響、即ち蒸気の流れによって誘導溝１４内の湿分３１（水滴２３を含む。以下同じ）が引きちぎられ、また誘導溝１４外へ溢流することが少なくなる。そして、誘導溝１４の内部に一旦取り込まれて貯溜された湿分３１は、重力によりノズル前縁端１１側へ流れていく。その後、この誘導溝１４内の湿分３１は、鉛直方向の高さが最も低くなる誘導溝１４のノズル前縁端１１位置において、図５に示すように誘導溝１４の底部に設けられた湿分回収孔１５から、重力の作用で、ノズル内部空間１６へ導かれ排出される。

排出された湿分１２は、図１及び図２に示すように、更に重力によって、ダイヤフラム内輪１の内輪側ドレン捕集室２０を経由し、タービンケーシング下半部にあるタービンノズル３０のノズル内部空間１７へ移動し、そこで新たに回収された湿分３１と共に、ダイヤフラム外輪２側のドレン捕集室２１へ排出されて除去される。

以上のように構成されたことから、本実施の形態によれば、次の効果（１）〜（３）を奏する。

（１）タービン最終前段落の羽根６から飛散してタービン最終段落のタービンノズル３０の表面に付着した湿分３１を、ノズル正圧面１８側からノズル前縁端１１を通ってノズル負圧面１９側に回り込んで当該タービンノズル３０の表面に設けられた誘導溝１４に一旦集めて貯溜し、この誘導溝１４から湿分回収孔１５を経てノズル内部空間１６、１７へ導くことから、タービンノズル３０の表面の湿分３１が誘導溝１４に一旦集められることで、蒸気がノズル内部空間１６、１７へ直接導入されて損失することを抑制できる。従って、蒸気の損失によるタービン性能の低下を防止できる。

（２）誘導溝１４が、ノズル前縁端１１において鉛直方向の高さが最も低くなるように設けられ、この誘導溝１４のノズル前縁端１１位置が湿分回収孔１５を経てノズル内部空間１６、１７に連通することから、タービンノズル３０の表面から誘導溝１４内に集められた湿分３１を流動させる駆動力が、蒸気の流れではなく重力の利用となる。このため、誘導溝１４内の湿分３１が蒸気の流れにより引きちぎられて飛散することがなく、しかも溢流も抑制できるので、タービンノズル３０の表面に付着した湿分３１の捕集効率を向上させることができる。

（３）誘導溝１４の深さ方向がタービンノズル３０の鉛直下向きに設定され、鉛直上方に湿分流入用の溝開口部２２が設けられたことから、湿分３１を誘導溝１４内に確実に貯溜することができ、タービンノズル３０の表面を流れる蒸気によって湿分が引きちぎられたり、溢流することを防止できる。このため、湿分３１の捕集効率を一層向上させることができる。

［Ｂ］第２の実施の形態（図６、図７）
図６は、本発明に係る蒸気タービンのタービンノズルにおける第２の実施の形態がタービンケーシング上半部に収容された状態を子午面から目視して示す図である。図７は、本発明に係る蒸気タービンのタービンノズルにおける第２の実施の形態がタービンケーシング下半部に収容された状態を子午面から目視して示す図である。この第２の実施の形態において、前記第１の実施の形態と同様な部分は、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

本実施の形態の蒸気タービンのタービンノズル４０が前記第１の実施の形態のタービンノズル３０と異なる点は、誘導溝１４がタービンノズル４０の高さ方向に位置を変えて複数本設けられたものである。各誘導溝１４は、タービンノズル４０の表面上で湿分３１の流れの駆動力となる蒸気の流れ（流線７）と交差し、ノズル前縁端１１において鉛直方向高さが最も低くなるように、子午面から目視したときに直線状または曲線状に設けられる。

従って、本実施の形態においても、前記第１の実施の形態の効果（１）〜（３）と同様な効果を奏するほか、次の効果（４）を奏する。

（４）誘導溝１４が、タービンノズル４０の高さ方向の位置を変えて複数本設けられたことから、タービンノズル４０のノズル前縁端１１近傍に形成される水膜１２の湿分３１を複数の誘導溝１４に分散して誘導することができ、誘導溝１４から湿分３１が溢流することを抑制できる。また、ある誘導溝１４から湿分３１が溢れ出た場合にも、この湿分３１は、タービンノズル４０の表面上を動き、別の誘導溝１４で取り込まれるため、除去できる湿分３１の捕集効率を高めることができる。

［Ｃ］第３の実施の形態（図８）
図８は、本発明に係る蒸気タービンのタービンノズルにおける第３の実施の形態がタービンケーシング上半部に収容された状態を子午面から目視して示す図である。この第３の実施の形態において、前記第１の実施の形態と同様な部分は、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

本実施の形態の蒸気タービンのタービンノズル５０が前記第１の実施の形態と異なる点は、誘導溝５１の深さが、ノズル前縁端１１に近づくほど深く、すなわち溝断面を大きく形成した点である。これは、タービンノズル５０の表面から取り込まれて誘導溝５１内を流れる湿分量が、ノズル前縁端１１に近づくにつれて増えることに対応して設けられたものである。

従って、本実施の形態においても、前記第１の実施の形態の効果（１）〜（３）と同様な効果を奏するほか、次の効果（５）を奏する。

（５）誘導溝５１の溝深さがノズル前縁端１１に近づくほど深く形成されたことから、誘導溝５１内を流れる湿分量がノズル前縁端１１に近づくにつれて増える場合にも、湿分が誘導溝５１から溢流することを防止でき、湿分の捕集効率を向上させることができる。

［Ｄ］第４の実施の形態（図９、図１０）
図９は、本発明に係る蒸気タービンのタービンノズルにおける第４の実施の形態がタービンケーシング上半部に収容された状態を子午面から目視して示す図である。この第４の実施の形態において、前記第１の実施の形態と同様な部分は、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

本実施の形態の蒸気タービンのタービンノズル６０が前記第１の実施の形態のタービンノズル３０と異なる点は、図１０に示すように誘導溝１４に沿って複数の湿分回収孔６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃ、６１Ｄ…が設けられ、各湿分回収孔６１Ａ〜６１Ｄ…の寸法、即ち内径がタービンノズル６０のノズル前縁端１１に近づくほど大きく形成された点である。この構成も、タービンノズル６０の表面から取り込まれて誘導溝１４内を流れる湿分量が、ノズル前縁端１１に近づくにつれて増えることに対応して設けられたものである。

従って、本実施の形態によれば、前記第１の実施の形態の効果（１）〜（３）と同様な効果を奏するほか、次の効果（６）及び（７）を奏する。

（６）誘導溝１４内の湿分は、ノズル前縁端１１側に近づくにつれて増えるため、誘導溝１４において、ノズル前縁端１１にある湿分回収孔６１Ａまで湿分を導く途中に湿分回収孔６１Ｂ、６１Ｃ、６１Ｄ…を設けることで、これらの湿分回収孔６１Ｂ、６１Ｃ、６１Ｄ…から誘導溝１４内の一部の湿分を、ノズル内部空間１６、１７へ除去することが可能になる。このように、誘導溝１４に沿って設けられた複数の湿分回収孔６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃ、６１Ｄ…から誘導溝１４内の湿分をノズル内部空間１６、１７へ導くことから、誘導溝１４からの湿分の溢流を抑制でき、湿分の捕集効率を高めることができる。

（７）誘導溝１４に沿って設ける湿分回収孔６１Ａ〜６１Ｄ…の内径が、図１０に示すように、タービンノズル６０のノズル前縁端１１に近づくものほど大きく設定されている。このことから、誘導溝１４において、ノズル前縁端１１側に近づくにつれて内部の湿分が増えていくのに対応して、湿分回収孔６１Ａ〜６１Ｄ…を経てノズル内部空間１６、１７へ導入する湿分の量を、ノズル前縁端１１に近い湿分回収孔ほど増やすことができる。この結果、誘導溝１４からの湿分の溢流を抑制でき、湿分の捕集効率を高めることができる。

［Ｅ］第５の実施の形態（図１１、図１２）
図１１は、本発明に係る蒸気タービンのタービンノズルにおける第５の実施の形態を示す概略斜視図である。この第５の実施の形態において、前記第１の実施の形態と同様な部分は、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

本実施の形態の蒸気タービンのタービンノズル７０が前記第１の実施の形態のタービンノズル３０と異なる点は、図１２に示すようにタービンノズル７０が中実構造とされ、このタービンノズル７０内に複数のドレン排出孔、例えばドレン排出孔７１、７２がノズル内部空間として設けられ、各ドレン排出孔７１、７２が湿分回収孔１５を介して誘導溝１４に連通された点である。この場合、これらのドレン排出孔７１、７２の内径は同一に形成されても、または異なって形成されてもよい。

つまり、本実施の形態では、湿分回収孔１５は、ノズル内部空間１６、１７に代えて、ダイヤフラム外輪２を経由しタービンノズル７０外の低圧部に連通するドレン排出孔７１、７２に接続されている。これらのドレン排出孔７１、７２は、中実なタービンノズル７０を穿孔することによって作製される。また、各湿分回収孔１５に接続されたドレン排出孔７１、７２の内径は必ずしも同一である必要はなく、それぞれ異なって形成されてもよい。タービンノズル７０のノズル正圧面１８または負圧面１９から誘導溝１４に引き込まれた湿分は、湿分回収孔１５からドレン排出孔７１、７２を介して、タービンノズル７０外の低圧部へ分離されて除去される。

従って、本実施の形態によれば、前記第１の実施の形態の効果（１）〜（３）と同様な効果を奏するほか、次の効果（８）及び（９）を奏する。

（８）湿分回収孔１５を介して誘導溝１４内の湿分が排出されるノズル排出孔７１、７２が、中実構造のタービンノズル７０を穿設することにより形成されることから、湿分を分離し除去するためのノズル内部空間１６、１７を確保するためにタービンノズル７０を中空構造とする必要がないので、タービンノズル７０の構成を簡素化できる。

（９）複数のドレン排出項７１、７２の内径が異なって形成された場合には、それぞれのドレン排出孔７１、７２内の圧力損失が異なるので、これらのドレン排出孔７１、７２内へ湿分回収孔１５を介して引き込まれる誘導溝１４内の湿分量を調整することができる。例えば、誘導溝１４におけるノズル前縁端１１位置に湿分回収孔１５を介して連通するドレン排出孔７１の内径が、ドレン排出孔７２よりも大径に形成されている場合には、このドレン排出孔７１内の圧力損失がドレン排出孔７２よりも低くなり、湿分がドレン排出孔７１内を流れ易くなるので、ドレン排出孔７１から引き込まれる湿分量をドレン排出孔７２よりも増大できる。この結果、誘導溝１４において最も低い位置から湿分が溢流することを防止でき、湿分の捕集効率を向上させることができる。

［Ｆ］第６の実施の形態（図１３）
図１３は、本発明に係る蒸気タービンのタービンノズルにおける第６の実施の形態を示す概略斜視図である。この第６の実施の形態において、前記第１及び第５の実施の形態と同様な部分は、同一の符号を付すことにより説明を省略する。

本実施の形態の蒸気タービンのタービンノズル８０が前記第５の実施の形態のタービンノズル７０と異なる点は、ドレン排出孔７１、７２の少なくとも一つに流路面積変更部材としての多孔板８１が設置された点である。この場合、ドレン排出孔７１と７２の内径は同一であっても、または異なって形成されてもよい。図１３では、ドレン排出孔７１と７２が同一内径の場合を示す。

即ち、タービンノズル８０内に設けられたドレン排出孔７１、７２の一部あるいは全て（本実施の形態ではドレン排出孔７２）において、タービンノズル８０外の低圧部に接続する面に、多孔板８１が設置されている。この多孔板８１が設置されたドレン排出孔７２では、多孔板８１を湿分が通過する際に圧力損失が生じ、多孔板８１のないドレン排出管７１との間で内部圧力が異なってくる。

従って、本実施の形態によれば、前記第１及び第５の実施の形態の効果（１）〜（３）及び（８）と同様な効果を奏するほか、次の効果（１０）を奏する。

（１０）複数のドレン排出孔７１、７２の少なくとも一つに多孔板８１が設置されたことから、この多孔板８１が設置されたドレン排出孔７１、７２（例えばドレン排出孔７２）では、多孔板８１が設置されていないドレン排出孔７１、７２（例えばドレン排出孔７１）に比べて圧力損失が大きくなるので、これらのドレン排出孔７１、７２から湿分回収孔１５を介して引き込まれる誘導溝１４内の湿分の量を調整することができる。この結果、前記効果（９）と同様に、誘導溝１４からの溢流を防止して、湿分の捕集効率を高めることができる。なお、本実施例において、圧力損失を低減させる手段として多孔板８１の例で示したが、単孔板、網状部材等低減させる圧力に応じて変更することが可能である。

［Ｇ］第７の実施の形態（図１４）
図１４は、本発明に係る蒸気タービンのタービンノズルにおける第７の実施の形態をその表面に設けた誘導溝に沿って切断して示す断面図である。この第７の実施の形態において、前記第１の実施の形態と同様な部分は、同一の説明を付すことにより説明を省略する。

本実施の形態の蒸気タービンのタービンノズル９０が前記第１の実施の形態のタービンノズル３０と異なる点は、誘導溝１４におけるノズル負圧面１９側の端部９１の位置を適切に設定した点である。

つまり、本実施形態では、誘導溝１４におけるタービンノズル９０のノズル負圧面１９側の端点９１は、その位置における子午面に直交するタービンノズル断面上で、ノズル負圧面１９を形成する曲線の接線９２がタービンの回転軸９３と平行になる点にある。誘導溝１４のノズル負圧面１９側の端点が上記端点９１よりも後縁側になると、タービンノズル９０のノズル負圧面１９に付着した湿分（水滴９５）は、湿分の駆動力となる蒸気の流れの軸方向成分９４がノズル負圧面１９から離れる方向となるため、蒸気に引きちぎられてタービンノズル９０の表面から剥がれ易くなる。また、この領域では新たに水滴が衝突し付着する可能性が低い。よって、誘導溝１４のノズル負圧面１９側の端点を前述の端点９１位置とすることで、ノズル負圧面１９側に付着した湿分の捕集効率が高まる。

従って、本実施の形態によれば、前記第１の実施の形態の効果（１）〜（３）と同様な効果を奏するほか、次の効果（１１）を奏する。

（１１）誘導溝１１のノズル負圧面１９側の端部９１が、その位置における子午面に直交するタービンノズル９０の断面上で、ノズル負圧面１９を形成する接線９２がタービン回転軸９３と平行になる点に設定されたことから、タービンノズル９０のノズル負圧面１９に付着した湿分を誘導溝１４に確実に導いて捕集することができ、湿分の捕集効率を向上させることができる。

本発明に係る蒸気タービンのタービンノズルにおける第１の実施の形態がタービンケーシング上半部に収容された状態を子午面から目視して示す図。 本発明に係る蒸気タービンのタービンノズルにおける第１の実施の形態がタービンケーシング下半部に収容された状態を子午面から目視して示す図。 図１及び図２のタービンノズルをその表面に設けた誘導溝に沿って切断して示す断面図。 図３の誘導溝を拡大して示す図３のＩＶ‐ＩＶ線に沿う拡大断面図。 図３の誘導溝と湿分回収孔とを拡大して示す図３のＶ‐Ｖ線に沿う拡大断面図。 本発明に係る蒸気タービンのタービンノズルにおける第２の実施の形態がタービンケーシング上半部に収容された状態を子午面から目視して示す図。 本発明に係る蒸気タービンのタービンノズルにおける第２の実施の形態がタービンケーシング下半部に収容された状態を子午面から目視して示す図。 本発明に係る蒸気タービンのタービンノズルにおける第３の実施の形態がタービンケーシング上半部に収容された状態を子午面から目視して示す図。 本発明に係る蒸気タービンのタービンノズルにおける第４の実施の形態がタービンケーシング上半部に収容された状態を子午面から目視して示す図。 図９のタービンノズルをその表面に設けた誘導溝に沿って切断して示す断面図。 本発明に係る蒸気タービンのタービンノズルにおける第５の実施の形態を示す概略斜視図。 図１１のタービンノズルをその表面に設けた誘導溝に沿って切断して示す断面図。 本発明に係る蒸気タービンのタービンノズルにおける第６の実施の形態を示す概略斜視図。 本発明に係る蒸気タービンのタービンノズルにおける第７の実施の形態をその表面に設けた誘導溝に沿って切断して示す断面図。 蒸気タービン低圧段落の蒸気と湿分の流れを子午面から目視して示す図。 蒸気タービン最終前段落におけるタービンノズルの入口湿り度について、モデルタービンにより観察した結果を示す分布図。

符号の説明

１ ダイヤフラム内輪
２ ダイヤフラム外輪
１１ ノズル前縁端
１４ 誘導溝
１５ 湿分回収孔
１６、１７ ノズル内部空間
１８ ノズル正圧面
１９ ノズル負圧面
２２ 溝開口部
３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０ タービンノズル
３１ 湿分
５１誘導溝
６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃ、６１Ｄ 湿分回収孔
７１、７２ ドレン排出孔
８１ 多孔板（流路面積変更部材）
９１ 誘導溝のノズル負圧面側の端部
９２ ノズル表面の接線
９３ タービン回転軸

Claims (11)

1. 両端がダイヤフラム外輪とダイヤフラム内輪とによって支持された蒸気タービンのタービンノズルにおいて、
   ノズル正圧面側からノズル前縁端を通ってノズル負圧面側に回り込んでタービンノズルの表面に形成され、且つ上記ノズル前縁端において鉛直方向の高さが低くなるように設けられた誘導溝と、
   当該誘導溝における前記ノズル前縁端位置に連通し、且つノズル内部空間に連通する湿分回収孔とを備えた湿分分離構造を有することを特徴とする蒸気タービンのタービンノズル。
2. 前記誘導溝は、深さ方向がタービンノズルの鉛直下向きに設定され、鉛直上方に湿分流入用の溝開口部が設けられたことを特徴とする請求項１に記載の蒸気タービンのタービンノズル。
3. 前記誘導溝が、複数本設けられたことを特徴とする請求項１または２に記載の蒸気タービンのタービンノズル。
4. 前記誘導溝の深さは、ノズル前縁端に近づくほど深く形成されたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の蒸気タービンのタービンノズル。
5. 前記湿分回収孔は、誘導溝に沿って複数設けられたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の蒸気タービンのタービンノズル。
6. 前記湿分回収孔の寸法は、ノズル前縁端に近づくほど大きく形成されたことを特徴とする請求項５に記載の蒸気タービンのタービンノズル。
7. 前記ノズル内部空間は、タービンノズル内に設けられたドレン排出孔であり、このドレン排出孔が湿分回収孔を介して誘導溝に連通されたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の蒸気タービンのタービンノズル。
8. 前記ドレン排出孔は複数設けられ、それぞれの内径が異なって形成されたことを特徴とする請求項７に記載の蒸気タービンのタービンノズル。
9. 前記ドレン排出孔が、流路面積変更部材を備えたことを特徴とする請求項７または８に記載の蒸気タービンのタービンノズル。
10. 前記誘導溝のノズル負圧面側の端部は、その位置における子午面に直交するタービンノズル断面上で、ノズル負圧面を形成する接線がタービン回転軸と平行になる点に設定されたことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の蒸気タービンのタービンノズル。
11. 前段の羽根から飛散してタービンノズルの表面に付着した湿分を、ノズル前縁端において鉛直方向の高さが低くなるようにして上記表面に形成された誘導溝内に一旦集めて貯溜し、その後、この誘導溝内の湿分を、当該誘導溝における前記ノズル前縁端位置に連通する湿分回収孔を経て重力の作用でノズル内部空間へ導いて排出する特徴とする蒸気タービンの湿分分離方法。

Images