JP2008202419A - 蒸気タービン車室構造 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】タービン部に供給される蒸気を車室内に導入する蒸気入口部28が、蒸気と車室内壁面との接触を遮断する仕切部材32により分割されている蒸気タービン車室構造において、蒸気入口部28が、タービン部の上流側から少なくとも1段の中圧段静翼27を支持している翼環部31と仕切部材32とを一体化した翼環一体型仕切部材30により分割され、該翼環一体型仕切部材30に車室内壁面の凸部21aを嵌合させた。
【選択図】図1
Description
図示の蒸気タービン10は、外車室11の内部に配設されたロータ12が蒸気の供給を受けて回転する再熱タービンである。ロータ12の中圧段には、複数段の中圧段動翼13が取り付けられている。また、外車室11の中圧段内側には、複数段の中圧段静翼14が中圧段動翼13と軸方向へ交互に取り付けられている。従って、中圧蒸気入口15から車室内に供給された再熱蒸気が中圧段動翼13及び中圧段静翼14の間を通過して流れることにより(図中の矢印S参照)、同軸の高圧段(不図示)等と協働してロータ12に回転力を発生させることができる。
上述したサーマルシールド16の類似技術としては、内車室の外周面に沿って隙間を形成するようにサーマルシールド板を設けることにより、内車室の熱応力を小さくして車室の熱変形や熱応力を抑制したものがある。(たとえば、特許文献1参照)
また、従来の蒸気タービン車室構造は、翼環17と別体のサーマルシールド16を使用しているので、部品点数が多くメンテナンスを困難にしているとの指摘もある。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、外車室のタービン軸方向に発生する温度勾配低減と、部品点数低減とが可能になる蒸気タービン車室構造を提供することにある。
本発明に係る蒸気タービン構造は、タービン部に供給される蒸気を車室内に導入する蒸気入口部が、前記蒸気と車室内壁面との接触を遮断する仕切部材により分割されている蒸気タービン車室構造において、前記蒸気入口部が、前記タービン部の上流側から少なくとも1段の静翼を支持している翼環と前記仕切部材とを一体化した翼環一体型仕切部材により分割され、該翼環一体型仕切部材に前記車室内壁面の凸部を嵌合させたことを特徴とするものである。
なお、翼環一体型仕切部材に支持させる静翼は、高温蒸気の流れ方向において上流側となる1段目のみでもよいし、あるいは、1段目から複数段目までとしてよく、特に限定されるものではない。
この場合、前記冷却蒸気を高圧段の排気蒸気とし、前記分割空間を通過してから前記タービン部に合流させることが好ましく、これにより、蒸気タービンに供給された蒸気を有効利用することができる。なお、分割空間に導入した冷却蒸気は、下記に示すいずれかの流路を通ってタービン部に合流させればよい。
(1)翼環一体型仕切部材の仕切部材部分を貫通する流路
(2)翼環一体型仕切部材の翼環部分を貫通する流路
(3)車室の凸部を貫通する流路
(4)上記(1)〜(3)の組合せ
また、翼環と仕切部材との一体化により、部品点数が減少するので、部品管理や保守点検が容易になる。
図2は、蒸気タービン車室構造の一例として、再熱タービン(蒸気タービン)の高中圧段概略構成を示す断面図である。図示の蒸気タービン20は、外車室21内に高中圧段を一体にしたロータ22が回転自在に支持された状態で収納されている。
外車室21は、主蒸気を導入する主蒸気入口23と、主蒸気入口23より紙面左側となる高圧段を通過した主蒸気が流出する主蒸気出口24と、再熱蒸気を導入する再熱蒸気入口25と、再熱蒸気入口25より紙面右側となる中圧段を通過した再熱蒸気が流出する再熱蒸気出口26とを備えている。
中圧段動翼26は、ロータ22に固定して取り付けられている。中圧段静翼27は、外車室21の内壁面及び後述する翼環一体型仕切部材30に固定して取り付けられており、この中圧段静翼27を取り付ける部分は翼環と呼ばれている。
翼環一体型仕切部材30は、外車室21の内壁面に設けた凸部21aを外周面の凹部33に嵌合させて取り付けられている。すなわち、翼環一体型仕切部材30は、外車室21の内壁面との間に隙間を形成することにより、接触面積が比較的少ない状態で取り付けられている。
しかし、最も高温の再熱蒸気が接するのは翼環一体型仕切部材30の内周面であり、この翼環一体型仕切部材30は、実質的に凹部33に嵌合する凸部21aでのみ外車室21に接している。このため、高温の再熱蒸気が直接外車室21と接触することはなく、しかも、外車室21と翼環一体型仕切部材30との接触面積も凹凸部の嵌合部のみと比較的小さく抑えられているので、高温の再熱蒸気から外車室21に熱伝達されて生じる温度上昇を抑制することができる。
また、翼環一体型仕切部材30を採用したことにより、従来複数部品であった翼環部31と仕切部材32とが一体化されたので、部品点数の減少により部品管理やメンテナンス作業が容易になる。
この実施形態では、図中に矢印Scで示すように、分割空間29に冷却蒸気を導入している。この冷却蒸気は、再熱蒸気より低温の蒸気であれば使用可能であるが、特に、再熱蒸気より温度が適度に低い高圧段の排気蒸気が好適である。ちなみに、再熱蒸気及び冷却蒸気の温度について一例を示すと、再熱蒸気入口25の再熱蒸気温度が500℃程度であり、冷却蒸気となる高圧段の排気蒸気温度が350℃〜400℃程度となる。
ところで、上述した冷却空気は、蒸気を有効に利用するため、分割空間29を冷却した後に再熱蒸気と合流してタービン部に供給される。従って、冷却空気の温度を低く設定すれば外車室21の冷却能力が高くなる反面、再熱蒸気の温度を下げて蒸気タービン20の運転効率を低下させる原因になるので、再熱タービンの中圧段に対しては、高圧段の排気蒸気を利用することが運転効率上最も好ましい。
なお、上述した貫通孔34、蒸気流路35,36については、いずれか1つを採用してもよいし、あるいは、適宜組み合わせて併用してもよい。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
21 外車室
21a 凸部
22 ロータ
26 中圧段動翼
27 中圧段静翼
28 蒸気入口部
29 分割空間
30 翼環一体型仕切部材
31 翼環部
32 仕切部材
33 凹部
34 貫通孔
35,36 蒸気流路
Claims (3)
- タービン部に供給される蒸気を車室内に導入する蒸気入口部が、前記蒸気と車室内壁面との接触を遮断する仕切部材により分割されている蒸気タービン車室構造において、
前記蒸気入口部が、前記タービン部の上流側から少なくとも1段の静翼を支持している翼環と前記仕切部材とを一体化した翼環一体型仕切部材により分割され、該翼環一体型仕切部材に前記車室内壁面の凸部を嵌合させたことを特徴とする蒸気タービン車室構造。 - 前記翼環一体型仕切部材と前記車室内壁面との間に形成される分割空間に冷却蒸気を導入したことを特徴とする請求項1に記載の蒸気タービン車室構造。
- 前記冷却蒸気が高圧段の排気蒸気であり、前記分割空間を通過してから前記タービン部に合流することを特徴とする請求項2に記載の蒸気タービン車室構造。
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