JP2008240725A5 - - Google Patents

Description

蒸気タービン

本発明は、熱機械の分野に関する。本発明は、請求項１の上位概念に記載の蒸気タービンに関する。

大規模な蒸気タービンの設備によれば、例えば、文献「Ｗｏｒｌｄ’ｓ ｈｉｇｈｅｓｔ ｃａｐａｃｉｔｙ ｓｔｅａｍ ｔｕｒｂｏｓｅｔｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｌｉｇｎｉｔｅ−ｆｉｒｅｄ Ｌｉｐｐｅｎｄｏｒｆ ｐｏｗｅｒ ｓｔａｔｉｏｎ」、ＡＢＢ ｒｅｖｉｅｗ ６／１９９７、第１３−２２頁（１９９７）、Ｌ． Ｂｕｓｓｅ ｅｔ ａｌ．著及び当該文献で示された図２に記載されているように、ダブルフローの低圧蒸気タービンが使用される。当該低圧蒸気タービンでは、蒸気が、中央のスクロール形状のインレットダクトを経由して半径方向に供給され、次いでロータとこれと同軸の内ケーシングとの間に形成されている蒸気通路を通じて双方向に流出し、当該ロータのロータブレードに沿って膨張し、発電動作を実施する。インレットスクロール及び複数の蒸気排気室が、内ケーシング内に組み込まれている。特定の圧力の蒸気が、蒸気通路から内ケーシングの複数の孔を通じてこれらの蒸気排気室内に流れて排出され得る。さらに、蒸気通路の範囲を定める側の内ケーシングが、これらの蒸気通路へ突出する複数の固定ステータ用のキャリアとして使用される。

当該公知の低圧蒸気タービンによれば、インレットスクロール及び蒸気排気室を有する内ケーシングが、水平な部分面に沿って上半分と下半分とに分割されている。これらの２つの半分はそれぞれ、一体の鋳造部品として、好ましくはノジュラー鋳鉄から製造される。この技術は、（インレットスクロール、蒸気排気室及び排気ディフューザ）を有する複雑な形を成す大きい鋳物の製造を低コストで可能にする。この場合、ステータブレードキャリアが、内ケーシング内に組み込まれる。

この解決手段によれば、このような内ケーシングを製造することが非常に困難であることが欠点である。したがって、メーカーの数が限定されていて且つ問題が頻繁に発生する。また、問題が、鋳造中又はこれに続くマシンニング中に発生した場合、このような鋳物を修理することが困難である。

従来では、タービン又はポンプ用の独立したスクロールケーシングを１つ以上の中央鋳造部品から組み立てることが、従来において既に提唱されている（米国特許出願公開第１，４８３，９９５号明細書）。

これらの鋳造部品が、１つの中央ステータブレードリングと板状の複数のスチール要素を形成する。一部を重ねて結合されたこれらのスチール要素が、インレット開口部を有する当該スクロールケーシングを形成する。ロータブレードを備える装置（ロータ）の部分は、このスクロールケーシングによって包囲されていない。特に、どのようにして、関連したステータブレードが、当該ロータを包囲するスクロールケーシングに固定されるべきかが明瞭でない。

全体が溶接された構造である複数のシェルで構成された低圧蒸気タービンの一部が、米国特許出願公開第３，５９４，０９５明細書から公知である。この場合、スクロール型のインレットダクトが提供されていない。
米国特許出願公開第１，４８３，９９５号明細書 米国特許出願公開第３，５９４，０９５明細書 「Ｗｏｒｌｄ’ｓ ｈｉｇｈｅｓｔ ｃａｐａｃｉｔｙ ｓｔｅａｍ ｔｕｒｂｏｓｅｔｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｌｉｇｎｉｔｅ−ｆｉｒｅｄ Ｌｉｐｐｅｎｄｏｒｆ ｐｏｗｅｒ ｓｔａｔｉｏｎ」、ＡＢＢ ｒｅｖｉｅｗ ６／１９９７、第１３−２２頁（１９９７）、Ｌ． Ｂｕｓｓｅ ｅｔ ａｌ．著

本発明の課題は、公知の蒸気タービンの欠点を回避し、特に、より容易に且つより費用効果的に製造され得る内インケーシングを特徴とする蒸気タービンを実現することにある。

この課題は、二重フローの低圧力の蒸気タービンの形体の、ロータ１１を有する蒸気タービンであって、このロータ１１は、軸線２１の周りに回転可能に搭載され且つ円筒状蒸気通路２８，２９を形成するスペーシングと一緒に内ケーシング１３によって包囲されていて、また、前記ロータ１１は、前記円筒状蒸気通路２８，２９内へ突出する多数のロータブレード１２を有し、前記内ケーシング１３が、前記円筒状蒸気通路２８、２９内へ突出する多数のステータブレード１２′を支持し、また、前記内ケーシング１３が、前記円筒状蒸気通路２８、２９に蒸気を供給するために、前記軸線２１の周囲に向けられ且つ流れの断面方向に先細になっているインレットダクト１５を有する当該蒸気タービン１０において、前記内ケーシング１３は、溶接構造として形成されていて、この内ケーシング１３内では、ブレードキャリア１４が、前記ステータブレード１２′を固定するための追加の鍛造又は圧延されたスチール要素２０によって支持されていて、前記ブレードキャリア１４が、前記円筒状蒸気通路２８，２９の範囲を定め且つ前記ステータブレード１２′を固定するための鋳造部品として生成されていること、及び、前記鍛造又は圧延されたスチール要素２０が、流れの横断面にわたって先細になっていて且つインレットスクロール１５として形成されていることによって解決される。
本発明では、内インケーシングが、溶接された構造として形成されていることが必須である。当該溶接された構造では、ステータブレードを固定するためのブレードキャリアが、追加の鍛造又は圧延されたスチール要素によって支持され、これらのステータブレードのブレードキャリアが、蒸気通路の範囲を定め且つ鋳物として製造されている。この解決策による鋳造部品が、当該ブレードキャリアによって限定されていて、したがって、より小さく且つより簡素に形成されているので、製造及び修理の問題がほとんど発生しない。同時に、ブレードキャリアの半径方向の変形及び軸線方向の変形が、一体型の鋳造ケーシングを用いたブレードキャリアより少ない。その結果、ブレードのチップでの、より狭いギャップが可能である。したがって、タービンのより高い効率が可能である。

本発明の１つの実施の形態によれば、流の横断面に沿って先細になっているインレットダクトが、インレットスクロールとして形成されている。

別の実施の形態は、複数の蒸気排気室が、内ケーシング内に形成されていること、及び、当該蒸気排気室が、ブレードキャリアとこれらのブレードキャリアに接続されているスチ―ル要素とによって形成されているか又は範囲を定められていることを特徴とする。

本発明のさらなる実施の形態は、これらのサポートリングが、軸線方向に間隔をあけてこの軸線に対して同心円状に配置されていて、且つ、これらのサポートリングが、当該サポートリングの後側でブレードキャリアを支持すること、複数のタイロッドが、横力を吸収するための複数のサポートリング間に備えられていること、及び、スチ―ル要素が、サポートリングに溶接されていることを特徴とする。

特に、当該タイロッドは、サポートリングに溶接又はねじ止めされ得る。

さらに、少なくとも１つのラジアル案内羽が、インレットダクト内に配置されていることが考えられ且つ有益である。

その他の実施の形態によれば、ブレードキャリアが、ノジュラー鋳鉄又は鋳鋼から成る。

以下に、本発明を図面に関連する実施の形態に基づいてさらに詳しく説明する。
図１では、本発明の実施の形態による内ケーシングを有するダブルフローの低圧蒸気タービンの縦断面が示されている。図２は、このタービンの中央面（図１中のＩＩ−ＩＩ面）に沿った断面を示す。当該蒸気タービン１０は、垂直な中央面３０に対してミラー対称な２つの流れを伴うように構成されている。この蒸気タービン１０は、ロータ１１を有する。このロータ１１は、水平軸２１の周りに回転可能であり且つスペーシングと一緒に内ケーシング１３によって同心円状に包囲されている。外側に向かって広がっている円筒状蒸気通路２８、２９が、当該ロータと当該内ケーシングの内側の境界壁との間に形成されている。当該中央面に沿って半径方向に供給される蒸気が、円筒状蒸気通路２８、２９を通じて外側に向かって流れ、ロータ１１に固定されたロータブレード１２に沿って膨張し、発電動作を実施する。
谷側のブレードキャリア１４に固定されている固定ステータブレード１２′の列が、ロータブレード１２の列と互い違いになっている。当該ブレードキャリア１４は、鋳造部品であり、好ましくはノジュラー鋳鉄又は鋳鋼から成る。これらのブレードキャリア１４は、内ケーシング１３の一部であり且つ蒸気通路２８用の境界壁を形成する。内ケーシング１３の全体が、溶接された構造として形成されている。この内ケーシング１４内では、ブレードキャリア１４が、その外側で軸線方向に不動に鍛造又は圧延されたスチ―ル要素２０によって支持されている。当該溶接された板状のスチ―ル要素２０は、蒸気タービンの中央区間内にスクロール型のインレットダクト又はインレットスクロール１５だけを形成するだけではなくて、中央面３０の両側に複数の蒸気排気室１６も形成する。

当該スチ―ル要素２０は、ブレードキャリア１４で直接に支持されず、複数のサポートリング１８を介して支持される。これらのサポートリング１８が、内ケーシング１３を固定するために軸線方向に間隔をあけて軸線２１に対して同心円状に配置されている。複数のタイロッド１７が、横力を吸収するための複数のサポートリング１８間に設けられている。これらのタイロッド１７が、当該端部によってこれらのサポートリング１８に固定されている、特にねじ止め又は溶接されている。

スクロール型のインレットダクト１５が、その外側でスクロールケーシング２４によって範囲を定められている。このスクロールケーシング２４は、（内ケーシング１３を部分面２５内で分割するために）単純なスチール板から構成されている。少なくとも１つのラジアル案内羽１９が、インレットダクト１５内に配置されている。当該ラジアル案内羽１９は、蒸気インレット２３を通じて流入する蒸気を偏向させるために使用される。

内ケーシング１３が、水平な部分面２５内で分割されている。外部ケーシング２６と同様に、当該内ケーシング１３も、支持構造部２７によって支持されている。この支持構造体２７は、当該外ケーシング２２の下に設置されていて且つこの外ケーシング２２を支持する。
複数の鋳造されたブレードキャリアと、（一体型のインレットスクロールと一体型の蒸気排気室とを有する）内ケーシングを形成するためにこれらのブレードキャリアに対して溶接された鍛造又は圧延された複数のスチール板つまり複数のスチール要素とを本発明にしたがって組み合わせることによって、当該機械特性及び熱特性が不利に変質されることなしに、当該内ケーシングの製造の著しい単純化及び容易化が達成される。

本発明の実施の形態による内ケーシングを有するダブルフローの低圧蒸気タービンの縦断面を示す。 図１中の中央面ＩＩ−ＩＩに沿った断面を示す。

１０ 蒸気タービン（低圧、二重フロー）
１１ ロータ
１２ ロータブレード
１２′ステータブレード
１３ 内ケーシング
１４ ブレードキャリア
１５ インレットスクロール（インレットダクト）
１６ 蒸気排気室
１７ タイロッド
１８ サポートリング
１９ ラジアル案内羽
２０ （鍛造又は圧延された）スチ―ル要素
２１ 軸線
２２ 外ケーシング
２３ 蒸気インレット
２４ スクロールケーシング
２５ 部分面
２６ 外部ケーシング
２７ 支持構造部
２８，２９ 蒸気通路
３０ 中央面

Claims (6)

1. 二重フローの低圧力の蒸気タービンの形体の、ロータ（１１）を有する蒸気タービンであって、
   このロータ（１１）は、軸線（２１）の周りに回転可能に搭載され且つ円筒状蒸気通路（２８，２９）を形成するスペーシングと一緒に内ケーシング（１３）によって包囲されていて、また、前記ロータ（１１）は、前記円筒状蒸気通路（２８，２９）内へ突出する多数のロータブレード（１２）を有し、
   前記内ケーシング（１３）が、前記円筒状蒸気通路（２８、２９）内へ突出する多数のステータブレード（１２′）を支持し、また、前記内ケーシング（１３）が、前記円筒状蒸気通路（２８、２９）に蒸気を供給するために、前記軸線（２１）の周囲に向けられ且つ流れの断面方向に先細になっているインレットダクト（１５）を有する当該蒸気タービン（１０）において、
   前記内ケーシング（１３）が、溶接構造として形成されていて、この内ケーシング（１３）内では、ブレードキャリア（１４）が、前記ステータブレード（１２′）を固定するための追加の鍛造又は圧延されたスチール要素（２０）によって支持されていて、前記ブレードキャリア（１４）が、前記円筒状蒸気通路（２８，２９）の範囲を定め且つ前記ステータブレード（１２′）を固定するための鋳造部品として生成されていること、及び
   前記鍛造又は圧延されたスチール要素（２０）が、流れの横断面にわたって先細になっていて且つインレットスクロール（１５）として形成されていることを特徴とする蒸気タービン。
2. 複数の蒸気排気室（１６）が、前記内ケーシング（１３）内に形成されていること、及び
   前記蒸気排気室（１６）が、前記ブレードキャリア（１４）とこれらのブレードキャリア（１４）に接続されている前記スチ―ル要素（２０）とによって形成されているか又は範囲を定められていることを特徴とする請求項１に記載の蒸気タービン。
3. 複数のサポートリング（１８）が、前記内ケーシング（１３）を補強するために備えられていて、これらのサポートリング（１８）が、前記軸線方向に間隔をあけてこの軸線（２１）に対して同心円状に配置されていて、且つ、これらのサポートリング（１８）が、当該サポートリング（１８）の後側で前記ブレードキャリア（１４）を支持すること、
   複数のタイロッド（１７）が、横力を吸収するために前記複数のサポートリング（１８）間に備えられていること、及び
   前記スチ―ル要素（２０）が、前記サポートリング（１８）に溶接されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の蒸気タービン。
4. 前記タイロッド（１７）は、前記サポートリング（１８）に溶接又はねじ止めされていることを特徴とする請求項３に記載の蒸気タービン。
5. 少なくとも１つのラジアル案内羽（１９）が、前記インレットダクト（１５）内に配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の蒸気タービン。
6. 前記ブレードキャリア（１４）は、ノジュラー鋳鉄又は鋳鋼から成ることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の蒸気タービン。