JP2009030486A

JP2009030486A - 舶用蒸気タービン

Info

Publication number: JP2009030486A
Application number: JP2007193612A
Authority: JP
Inventors: Eiji Saito; 英司齋藤; Naoto Noda; 直人野田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2007-07-25
Filing date: 2007-07-25
Publication date: 2009-02-12

Abstract

【課題】車室をタービンロータの軸方向にわたって略連続した一重車室構造とすることができ、これにより、部品点数を減少させて小型化し、船舶に搭載できるようにした舶用蒸気タービンを提供すること。
【解決手段】タービンロータ２と、このタービンロータ２を収容する車室３とを備えた舶用蒸気タービン１であって、前記車室３を構成する上部車室３ａおよび下部車室３ｂがそれぞれ、高クローム鋼を材料として作られており、かつ、前記車室３が前記タービンロータ２の軸方向にわたって略連続した一重車室構造とされている。
【選択図】図１

Description

本発明は、舶用蒸気タービンに関し、特に、船舶の推進用タービンとして用いられる舶用蒸気タービンに関するものである。

船舶の経済的な運航を実現するために、推進機関の高効率化への要求が年々高まっており、舶用タービンにおいても蒸気条件の高温化により、プラント効率を向上する試みがなされている。
蒸気タービン蒸気条件の高温化による効率向上は、既に陸上発電プラント等に設置される蒸気タービン（以下、「発電用蒸気タービン」という。）において技術開発が進められている。
発電用蒸気タービンでは、舶用タービンよりも出力・外形寸法共に大きいため、材料費を低減させるという観点から、外車室の材料として比較的安価な低クローム鋼（２.２５Ｃｒ-１Ｍｏ鋳鋼等）が使用されているが、低クローム鋼は高温に対する強度が低いので、外車室の強度を確保するための対策が必要となる。
例えば、車室をタービンロータの軸方向にわたって略連続した二重車室構造とし、外車室と内車室との間に形成された空間内に冷却蒸気を流すことで、外車室が高温蒸気にさらされるのを防ぎ、外車室メタル温度を下げて、強度を確保する手法がある（特許文献１）。
一方、船舶に搭載される舶用蒸気タービンで蒸気条件を高温化する場合、その設置スペースが限定されている（狭い）ことから、発電用蒸気タービンよりも構造簡略化・小型化する必要がある。
特開平５−９８９０９号公報

上記特許文献１に開示された発電用蒸気タービンは二重車室構造とするために車室外形寸法を大きくする必要があり、そのまま舶用の蒸気タービンとして設置スペースが限定された船舶に搭載することは困難であるため、船舶に搭載できるよう改良して小型化を図る必要がある。

また、定期点検等のメンテナンスの為にタービンを分解する場合も、二重車室構造のタービンは部品点数が多いためにメンテナンス工期が長くなり、工事費用がかかる上、船内という条件下でメンテナンススペースを充分にとることができず、作業性も悪くなってしまうため、部品点数も極力少なくする必要がある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、車室をタービンロータの軸方向にわたって略連続した一重車室構造とすることができ、これにより、部品点数を減少させて構造簡略化・小型化し、船舶に搭載できるようにした舶用蒸気タービンを提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明に係る舶用蒸気タービンは、タービンロータと、このタービンロータを収容する車室とを備えた舶用蒸気タービンであって、前記車室を構成する上部車室および下部車室がそれぞれ、高クローム鋼を材料として作られており、かつ、前記車室が前記タービンロータの軸方向にわたって略連続した一重車室構造とされている。

本発明に係る舶用蒸気タービンによれば、車室、すなわち、上部車室および下部車室の材料として、耐熱耐食性に富み、かつ、優れた高温強度を有する高クローム鋼が使用されているので、従来の発電用蒸気タービンで必要とされた内車室を不要とし、略連続した一重車室構造とすることができる。
これにより、部品点数を減少させることができ、舶用蒸気タービン全体の小型化を図ることができる。
また、部品点数が減少することにより、製造コストおよび加工コストの低減化を図ることができる。
さらに、部品点数が減少することにより、保守点検（分解組立）時に要するメンテナンス費用の低減化を図ることができ、保守点検時に要する作業時間の短縮化を図ることができて、保守点検時に要するメンテナンススペースの縮小化を図ることができる。

上記舶用蒸気タービンにおいて、前記車室の内部を、前記タービンロータの軸方向の一側に位置する第１のタービン車室空間と、前記タービンロータの軸方向の他側に位置する第２のタービン車室空間とに二分するダミー環が設けられており、かつ、このダミー環が上下方向に二分割された半割り構造とするとともにノズル室が一体化されているとさらに好適である。

このような舶用蒸気タービンによれば、ダミー環が、上下方向に二分割された半割り構造となっているので、ダミー環を容易に分解したり、あるいは組み立てたりすることができるとともに、従来別部品であったノズル室が一体化されることで、部品点数が低減でき、保守点検時に要する作業時間のさらなる短縮化を図ることができる。

本発明に係る舶用蒸気タービンによれば、車室をタービンロータの軸方向にわたって略連続した一重車室構造とすることができ、これにより、部品点数を減少させて小型化を図ることができるという効果を奏する。

以下、本発明に係る舶用蒸気タービンの一実施形態について、図１および図２を参照しながら説明する。
図１は本実施形態に係る舶用蒸気タービンの側断面図、図２は図１の要部拡大図である。

図１に示すように、本実施形態に係る舶用蒸気タービン１は、タービンロータ２と、このタービンロータ２を収容する車室３とを主たる要素として構成されている。
タービンロータ２は、各端部が軸受４を介して支持部（軸受台）５に対して回転可能に支持された回転軸６と、この回転軸６の軸方向に沿って配列（配置）された複数枚のタービンディスク７ａ，７ｂとを備えている。タービンディスク７ａは、回転軸６の一側（図１において右側に位置する高圧側）に配列された複数枚の（高圧側）タービンディスクであり、タービンディスク７ｂは、回転軸６の他側（図１において左側に位置する中圧（または低圧）側）に配列された複数枚の（中圧側）タービンディスク７ｂである。そして、各タービンディスク７ａ，７ｂの外周部には、複数枚のタービンブレード８ａ，８ｂが、周方向に沿うとともに所定の隙間をあけて取り付けられている。

車室３は、高クローム鋼（９Ｃｒ鋳鋼や１２Ｃｒ鋳鋼等）で作られるとともに、上下方向に二分割された（半割り構造とされた）水平分割型の車室であり、図１において上側に位置する上部車室３ａと、図１において下側に位置する下部車室３ｂとで構成されており、これら上部車室３ａおよび下部車室３ｂの内周面にはそれぞれ、回転軸６の軸方向に沿って円環状の仕切板９ａ，９ｂが複数列配置されている。仕切板９ａは、タービンディスク７ａおよびタービンブレード８ａに対応して配置された複数段の（高圧側）仕切板であり、動翼８ａに向けて蒸気を噴出させるためのノズルが環上に配置され、中心を含む水平面で分割可能な構造となっている。仕切板９ｂは、タービンディスク７ｂおよびタービンブレード８ｂに対応して配置された複数段の（中圧側）仕切板であり、動翼８ｂに向けて蒸気を噴出させるためのノズルが環上に配置され、中心を含む水平面で分割可能な構造となっている。そして、上部車室３ａを下部車室３ｂの開口部を覆うように載置するとともに、図示しない複数本のボルトを介して下部車室３ｂに固定することにより、タービン１の一側（図１において右側に位置する高圧側）に、タービンディスク７ａ及びタービンブレード８ａと仕切板９ａとが回転軸６の軸方向に交互に配列された第１のタービン車室空間（高圧側タービン車室空間）１０が形成され、タービン１の他側（図１において左側に位置する中圧（または低圧）側）に、タービンディスク７ｂ及びタービンブレード８ｂと仕切板９ｂとが回転軸６の軸方向に交互に配列された第２のタービン車室空間（中圧側タービン車室空間）１１が形成されるようになっている。

第１のタービン車室１０と第２のタービン車室１１との間、すなわち、回転軸６の軸方向における略中央部に位置する車室３内には、第１のタービン車室１０と第２のタービン車室１１とを区画する（仕切る）ダミー環（仕切部材）１２が周方向にわたって配置されている。ダミー環１２は、低クローム鋼（２Ｃｒ鋳鋼等）または高クローム鋼（９Ｃｒ鋳鋼や１２Ｃｒ鋳鋼等）で作られた環状の部材であり、例えば、上下方向に二分割された（半割り構造とされた）２つの半円状の部材からなっている。また、ダミー環１２には、調速段ノズル１８および静翼１９等が組み込まれ、ノズル室を一体に構成している。

上部車室３ａの上面中央部には、主蒸気入口部１３が設けられており、この主蒸気入口部１３内には、前進ノズル弁１４が配置されている。そして、この前進ノズル弁１４を通過した主蒸気は、ダミー環１２に嵌め込まれた調速段ノズル１８および静翼１９等を通過した後、第１のタービン車室１０内に供給されるようになっている。また、下部車室３ｂの下面一端部（図１において右側に位置する端部）には、高圧タービン排気部１５が設けられている。
一方、下部車室３ｂの下面中央部には、再熱蒸気入口部１６が設けられており、下部車室３ｂの下面他端部（図１において左側に位置する端部）には、中圧タービン排気部１７が設けられている。

本実施形態に係る舶用蒸気タービン１によれば、車室３、すなわち、上部車室３ａおよび下部車室３ｂの材料として、耐熱耐食性に富み、かつ、優れた高温強度を有する高クローム鋼が使用されているので、従来必要とされた内車室を不要とし、略連続した一重車室構造とすることができる。
これにより、部品点数を減少させることができ、舶用蒸気タービン１全体の構造簡略化・小型化を図ることができる。
また、部品点数が減少することにより、製造コストおよび加工コストの低減化を図ることができる。
さらに、部品点数が減少することにより、保守点検（分解組立）時に要するメンテナンス費用の低減化を図ることができ、保守点検時に要する作業時間の短縮化を図ることができて、保守点検時に要するメンテナンススペースの縮小化を図ることができる。

さらにまた、本実施形態に係る舶用蒸気タービン１によれば、ダミー環１２が、上下方向に二分割された半割り構造となっているので、ダミー環１２を容易に分解したり、あるいは組み立てたりすることができ、保守点検時に要する作業時間のさらなる短縮化を図ることができる。

さらにまた、本実施形態に係る舶用蒸気タービン１によれば、ダミー環１２に調速段ノズル１８および静翼１９が組み込まれてノズル室が一体化されているので、部品点数をさらに減少させることができて、保守点検時に要する作業時間のさらなる短縮化を図ることができ、保守点検時に要するメンテナンススペースのさらなる縮小化を図ることができる。

本発明に係る舶用蒸気タービンの一実施形態を示す側断面図である。図１の要部拡大図である。

符号の説明

１舶用蒸気タービン
２タービンロータ
３車室
３ａ上部車室
３ｂ下部車室
１０第１のタービン車室空間
１１第２のタービン車室空間
１２ダミー環

Claims

タービンロータと、このタービンロータを収容する車室とを備えた舶用蒸気タービンであって、
前記車室を構成する上部車室および下部車室がそれぞれ、高クローム鋼を材料として作られており、かつ、前記車室が前記タービンロータの軸方向にわたって略連続した一重車室構造とされていることを特徴とする舶用蒸気タービン。
前記車室の内部を、前記タービンロータの軸方向の一側に位置する第１のタービン車室空間と、前記タービンロータの軸方向の他側に位置する第２のタービン車室空間とに二分するダミー環が設けられており、かつ、このダミー環が上下方向に二分割された半割り構造とされているとともにノズル室を一体に構成したことを特徴とする請求項１に記載の舶用蒸気タービン。