JP2010169091A - タービンにおけるガス漏出を制御するためのシステム、方法、及び装置 - Google Patents

タービンにおけるガス漏出を制御するためのシステム、方法、及び装置 Download PDF

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Abstract

【課題】タービンでのガス漏出を制御するためのシステム、方法、及び装置を提供すること。
【解決手段】タービン構成部品(220)の入口(212)からのガス逆流圧力を低減するよう各々が動作することができる複数のシール(214)を設けることができる。更に、1以上のチャンネル(216)は、ガス逆流の少なくとも一部を複数のシール(214)内のそれぞれの地点からタービンのガス流路内の対応する地点に導くよう動作することができる。
【選択図】 図2

Description

本発明の実施形態は、全体的にタービンに関し、より具体的には、タービンにおけるガス漏出を制御するシステム、方法、及び装置に関する。
タービンは通常、直列に配列された複数のタービン段を含む。各段は、回転構成部品と静止固定部品とを含むことが多い。これらの段の各々においてガス流路からエネルギーが抽出されて回転構成部品の回転エネルギーに変換され、結果として個々の段の各々の前後で圧力低下を招く。個々の段の各々の前後におけるこの圧力低下は、タービン内の正味スラストをもたらす。タービンに作用する機械的応力を低減するために、多くの場合、発生するスラストをバランス調整することが望ましい。
更に、種々の段からのエネルギーの抽出は、個々の段、個々のケーシング、及びタービン全体の各々における損失を伴う。例えば、タービンの高圧(HP)段に関連するケーシングにおいて、損失は、最終段及び段間の漏出の形態で発生する可能性がある。漏出は、静止又は回転タービン構成部品の何れかをバイパスするガス流(蒸気流など)とすることができる。漏出流れには、例えば、段間パッキング又は最終段パッキングなどの漏出制御装置を通る流れ、先端流出、膨張継手及び静止ブレードキャリアシールを通る漏出、若しくは水平継手に沿った漏出が含まれる。漏出流れは、蒸気通路の流出量を低減し、流れによって行われる仕事量の減少につながり、結果としてタービン性能に影響を及ぼす。
漏出流れは、タービン性能の劣化につながることが多い。タービン内での漏出流れを低減又は最小限にする試みが行われている。例えば、漏出通過を最小限にする試みは、パッキングシール直径及び/又はタービンの種々の段におけるタービンの回転及び静止構成部品間のクリアランスを最少にすることによって行われている。これらの試みは、漏出漏れの低減をもたらすことができるが、依然としてタービン内に比較的かなりの漏出漏れが残る場合がある。
従って、タービンにおける漏出を制御するための方法、システム、及び装置に対する必要性がある。
本発明の一実施形態では、タービンでのガス漏出を制御するための方法が開示される。本方法は、タービンの入口からガス逆流を低減するために複数のシールを直列に設ける段階を含むことができる。本方法は更に、ガス逆流の少なくとも一部を複数のシール内のそれぞれの地点からタービンのガス流路内の対応する地点に導く1以上のチャンネルを設ける段階を含むことができる。ガス逆流の一部は、1以上のチャンネルを通してガス流路内の地点に導くことができる。
本発明の別の実施形態では、タービンでのガス漏出を制御するためのシステムが開示される。本システムは、複数のシール及び1以上のチャンネルを含むことができる。複数のシールは直列に配列することができ、ここで複数のシールの各々は、タービンの入口からのガス逆流を低減するよう動作することができる。1以上のチャンネルは、ガス逆流の少なくとも一部を複数のシール内のそれぞれの地点からタービンのガス流路内の対応する地点に導くよう動作することができる。
本発明の更に別の実施形態では、タービンが開示される。タービンは、ケーシング、タービン構成部品、入口、複数のシール、及び1以上のチャンネルを含むことができる。ケーシングは、タービン構成部品を囲み又は包む。タービン構成部品は、ロータ、及びロータから延びる複数の回転ブレードを含むことができる。タービン構成部品は、入口と流体連通することができ、入口は、タービン構成部品にガス流を提供することができる。複数のシールは、入口に近接して直列に配列することができ、複数のシールは、ガス逆流を低減するよう動作することができる。1以上のチャンネルは、ガス逆流の少なくとも一部を複数のシール内のそれぞれの地点からタービン構成部品のガス流路内の対応する地点に導くよう動作することができる。
本発明の他の実施形態、態様、及び特徴は、以下の詳細な説明、添付図面、及び添付の請求項から当業者には明らかになるであろう。
本発明の種々の実施形態に従って利用することができる1つの例示的な実施例の概略図。 本発明の例示的な実施形態による、ガス漏出を制御することができる蒸気タービンの例示的な部分の断面図。 本発明の別の例示的な実施形態による、ガス漏出を制御することができる蒸気タービンの別の例示的な部分の断面図。 本発明の例示的な実施形態による、タービンでのガス漏出を制御するための1つの例示的な方法を示すフローチャート。
以上において本発明を概略的に説明してきたが、ここで添付図面を参照する。
次に、本発明の全てではなく一部の実施形態を示している添付図面を参照しながら、本発明の例示的な実施形態を以下でより詳細に説明する。実際に、本発明は、多くの様々な形態で具現化することができ、本明細書で記載される実施形態に限定されるものと解釈すべきではなく、むしろこれらの実施形態は、本開示が適用可能な法適要件を満足するように提供される。全体を通じて同様の参照符号は同じ要素を示す。
タービンにおける漏出を制御するためのシステム、方法、及び装置が開示される。本発明の種々の実施形態は、直列に配列され、タービンの1以上の構成部品においてガス逆流を受けるように動作し得る複数のシールを含むことができる。特定の実施形態では、複数のシールは、複数のパッキングリングを含むことができる。ガス逆流の圧力は、ガス逆流が複数のシール又はパッキングリングにわたって流れるときに減少させることができる。複数のシールは、タービン構成部品の入口付近に配置又は位置付けることができ、1以上のチャンネルと流れ連通することができる。1以上のチャンネルは、複数のシール内のそれぞれの地点からガス逆流の少なくとも一部をタービンのガス流路内の対応する地点に導くように動作することができる。ガス流路内へのガス逆流の一部の再注入は、タービンの性能及び効率を改善することができる。加えて、複数のパッキングリングは、複数のシールにわたるスラストの発生を促進するために種々のパッキング直径で設計してもよい。発生したスラストは、タービン構成部品内で発生するスラストを少なくとも部分的にバランス調整することができる。
本明細書で説明される本発明の構成部品の技術的作用は、タービン構成部品においてガス流によって発生するスラスト荷重をバランス調整するよう、複数のシールを直列に配列して設けることができることである。この構成は、タービン構成部品に関連して大きなスラスト軸受を利用するか、又はピストンをバランス調整する必要性を排除することができる。加えて、複数のシールは、タービン構成部品の相対的に高い圧力入口からガス逆流を低減するよう動作することができる。複数のシールにわたるタービン構成部品の入口から漏出する可能性のある逆流の一部は、1以上のチャンネルを通してタービン構成部品のガス流路に戻すよう配向することができる。従って、漏出逆流は、廃棄することが許容されず、タービン構成部品に戻るように配向されてタービン構成部品において仕事を生成する。従って、複数のシールの使用は、性能を向上させると同時に、タービン構成部品の安定性を確保する技術的作用を有することができる。
図1は、本発明の種々の実施形態に従って利用することができる1つの例示的な蒸気タービン100の概略図である。図1は、例えば、発電用途のような、様々な用途で使用することができる1つの例示的な蒸気タービン100の構造の概要を示している。図1に示す例示的な蒸気タービン100は、3つの主要セクション、すなわち高圧(HP)セクション102、中圧(IP)セクション104、及び低圧(LP)セクション106を含む。HPセクション102、IPセクション104、及びLPセクション106は、1以上の圧力ケーシング(図示せず)によって囲むことができ、更に、共通のロータ108により結合することができ、該ロータ108は、発電のために発電機(図示せず)に動作可能に結合することができる。更に、HPセクション102、IPセクション104、及びLPセクション106の各々は、ロータ108に沿って配置された1以上の段を含むことができる。1以上の段は各々、ノズルを形成する複数の固定ブレードと、ロータ108から延びる複数の回転ブレード(図示せず)とを含むことができる。本発明の種々の実施形態において、ロータ108は、蒸気タービン100の効率を向上させるために可変の断面を含むことができる。本発明の種々の実施形態を利用するタービンにおいて、あらゆる数のセクション及び/又は段を含めることができる。加えて、本発明の種々の実施形態は、広範な異なるタービン(例えば、蒸気タービン、ガスタービン、その他)と関連して利用することができる。
図1に示す蒸気タービン100において、流入蒸気は、タービン100のタービン構成部品を駆動することができる。HPセクション102の流出蒸気の少なくとも一部は、再熱器(図示せず)に吐出することができ、次いで、IPセクション104、続いてLPセクション106に送られ、タービン100の1つのセクションから別のセクションに蒸気が移動するときに圧力が失われる。各セクションの入口及び出口前後での圧力の損失は、蒸気流の方向に沿った各セクションにおいてスラストを発生することができる。
圧力の損失は、タービン100のHPセクション102において、最も顕著とすることができ、従って、他の2つのセクションと比べて、相対的に大きなスラストを生じさせる。
蒸気タービン100は、ボイラー(図示せず)から比較的高温及び高圧の蒸気を受け取ることができる。流入蒸気は、入口110を通って蒸気タービン100のHPセクション102に流入することができ、その結果、流入蒸気は、ノズルを通ってロータ108の回転ブレード上に案内され、回転エネルギーを生成することができる。1つの例示的な実施形態では、流入蒸気は、ロータ108に約3600(回転/分)の回転速度を与えることができる。回転エネルギーの生成は、タービン100のHPセクション102にわたる流入蒸気の圧力及び温度の損失に関連付けることができる。従って、HPセクション102の出口112を通って流出する蒸気は、比較的低温とすることができ、流入蒸気と比べて比較的低圧とすることができる。本発明の特定の実施形態では、流出蒸気の少なくとも一部は、再熱のためにボイラーに入ることができるが、残りの部分は、冷却の目的でIPセクション104に配向することができる。加えて、ボイラーからの再熱蒸気は更に、IPセクション104の入口に配向することができる。
更に、比較的低圧でIPセクション104に流入した後の再熱蒸気は、ロータ108上で仕事を行うことができ、続いて、出口を通ってLPセクション106に吐出することができる。
蒸気タービン100の運転中、ロータ108は、蒸気タービン100の1以上のセクションを囲むケーシングの圧力境界を透過することができる。結果として、ケーシングは、透過点でシールされ、ケーシング圧力が周囲圧力を超える場合に、あるロケーションでケーシングから蒸気が逃げるのを防ぎ、ケーシング圧力が周囲圧力を下回る場合に、ケーシング内に空気が漏出するのを防ぐことができる。従って、本発明の種々の実施形態において要望通りに、複数のシール114をロータ108の回りで利用することができる。1つの例示的な実施形態では、複数のシール114を蒸気タービン100のセクション(例えば、HPセクション、IPセクション)の比較的高圧入口に近接して設けて、比較的高圧の蒸気がセクションから逃げるのを防ぐことができる。
図2は、本発明の例示の実施形態による、ガス漏出を制御することができる蒸気タービンの例示的な一部200の断面図である。図2は、図1に示す蒸気タービン100のような、蒸気タービンのHPセクション202を示しているが、図2に関して説明された本発明の実施形態は、限定ではないが、ガスタービン、蒸気タービン、その他を含む様々なタービンに適用することができ、また、高圧(HP)セクション、中圧(IP)セクション、及び低圧(LP)セクションなど、タービンの様々なセクションに適用することができる。
図2を参照すると、蒸気タービンのHPセクション202は、ケーシング(図示せず)などの静止構成部品内に内包された、ロータ204などの回転構成部品を含むことができる。複数の回転タービンブレード206は、ロータ204上に装着することができ、ケーシングに向かって半径方向に延びることができる。これらの回転タービンブレード206は、静止ステータブレード208の隣接する列間に配置することができ、該ブレードは、ケーシングからロータ204に向かって半径方向内向きに延びる。特定の実施形態では、ロータ204は、該ロータ204の軸線に沿って配置された少なくとも1つの半径方向段部210を備えた可変断面積を有することができる。通常運転中、蒸気は、ボイラー(図示せず)から蒸気タービン内に入り、HP入口212を通ってHPセクション202に流入することができる。流入蒸気は、比較的高圧力を有することができる。1つの例示的な実施形態では、流入蒸気は、約2000psiの圧力を有することができる。流入蒸気は、静止ステータブレード208を通過している間に加速され、次いで、回転タービンブレード206を通過するときに膨張することができる。静止ステータブレード208は、流入蒸気のポテンシャルエネルギーを運動エネルギーに変換し、加速された流れを回転タービンブレード206上に配向するよう動作することができる。その後、回転タービンブレード206は、流れの運動エネルギーを衝撃力及び反動力に変換し、回転タービンブレード206にわたる圧力低下を生じさせ、従って、ロータ204の回転をもたらすことができる。この圧力低下は、蒸気流の方向にスラストを生じさせることができる。
更に、タービン構成部品200内で補償スラストを生成することができる。補償スラストは、パッキングリング又はシール直径と蒸気通路の内側根元直径との間の種々の半径方向段部によって生成することができる。従って、複数のシール214は、HP入口212に近接し且つ蒸気流とは反対の方向で利用し、補償スラストを調整して、蒸気流路に沿った蒸気流によって生成されたスラストを少なくとも部分的にバランス調整することができる。幾つかの実施形態では、複数のシール214は、蒸気流路に沿った蒸気流によって生成されたスラストに対して補償スラストを近似的にバランス調整可能にすることができる。本発明の特定の実施形態において、複数のシール214は、複数のパッキングリングを含むことができる。本発明の種々の実施形態で所望に応じて、あらゆる数のパッキングリングを利用することができる。例えば、図2に示すように、複数のシール214は、4つのパッキングリングを含むことができる。パッキングリングの各々は、それぞれの半径を有することができる。例えば、4つのパッキングリングは、それぞれ、R1、R2、R3、及びR4の半径を有することができる。加えて、特定の実施形態では、パッキングリングは、蒸気流によって発生したスラストのバランス調整を可能にし、更にHPセクション202のHP入口212からの蒸気逆流を低減するよう直列に配列又は配置することができる。半径方向段部210に関連する段部区域は、R1とR2の半径差があるので、発生する補償スラストは、シール214の半径R1、R2、R3、及びR4によって制御することができる。補償スラストは、複数のシールの各々にわたる圧力低下と何れかの2つの隣接するシール間の段部区域との積の合計として定義することができる。本発明の種々の実施形態の要求に応じて、シール214の半径を調整することによって、補償スラストを調整することができる。
加えて、複数のシール214の各々は、蒸気逆流を複数のシール214内のそれぞれの地点から蒸気又はガス流路の下流側の対応する圧力地点に導くよう動作することができる、蒸気タービンのケーシング内の1以上のチャンネル216と流体連通することができる。1つの例示的な実施形態では、複数のシール214内のそれぞれの地点の1つにおける逆流圧力は、蒸気流路内の対応する地点における蒸気流路の圧力にほぼ等しいとすることができる。本発明の特定の実施形態の要求に応じて、ガス流路内の対応する圧力地点は、HPセクション202の様々な段に関連する地点とすることができ、ここでの圧力は、複数のシール214内のそれぞれの地点における圧力にほぼ等しいとすることができる。例えば、複数のシール214における第1の地点(例えば、第1のパッキングリングの出口)での逆流の圧力は、ガス流路内の対応する地点でのタービン構成部品のガス流路における蒸気の圧力にほぼ等しいとすることができる。複数のシールにおける第1の地点での逆流の一部は、チャンネルを通じて流れることができ、同様の圧力を有するガス流路内の対応する地点でタービン構成部品200のガス流路内に再導入することができる。この点に関して、逆流の少なくとも一部が取り込まれ、タービン構成部品200のガス流路内に再導入することができる。比較的低圧でのHPセクション202の様々な段における蒸気流路の下流側にある漏出蒸気の再注入は、これらの段において蒸気により実施される仕事を増大させ、その結果、蒸気タービン全体の効率を向上させるように動作することができる。
本発明の種々の実施形態において、1以上のチャンネルは、ガス逆流の一部をガス流路に注入するために設けることができる。ケーシングを通じて逆流又は漏出蒸気を配向するのに利用することができる1以上のチャンネル216の1つの実施例は、蒸気タービンのケーシングの回りで円周方向に間隔を置いて配置されるパイプ又は他のガス流路とすることができる。更に、1以上のチャンネル216は、少なくとも1つのバルブ218を含むことができ、該バルブは、蒸気をガス流路内に再注入することを可能にするよう選択的に開放することができる。例えば、少なくとも1つのバルブ218は、蒸気タービンが定常運転に達したときに開放することができる。
更に、入口212に近接して設けられるシール214の数は、HPセクション202の長さに応じて変えることができる。HPセクション202の全長は固定されているので、シール214の数が増えると、HPセクション202の段数が減少することにつながる。そのため、シール214の数の増加が漏出流れを低減するよう機能するにもかかわらず、段数の減少によって、HPセクション202において実施される膨張仕事が低減される可能性がある。或いは、段数が増加すると、HPセクション202において実施される仕事は増大するが、シール214の数が減少することは、漏出流れの増大及び蒸気タービンの効率の低下を意味することになる。従って、例示的な実施形態では、約4〜約6つのシールによって蒸気タービンの最適性能を提供することができる。
HPタービンセクション202全体を通って流れた後の蒸気は、流入蒸気と比べて相対的に低い温度及び圧力でHPタービンセクション202の低圧出口220で吐出することができる。1つの例示的な実施形態では、低圧出口220での流出蒸気は、ほぼ600psiの圧力を有することができる。流出蒸気の一部は、再熱のためにボイラーに吐出することができるが、残りの部分は、冷却の目的でIPセクション(図示せず)に配向することができる。
図3は、本発明の別の例示的な実施形態に従ってガス漏出を制御することができる蒸気タービン300の一部の断面図である。蒸気タービン構成部品300は、複数のタービン段を備えたHPセクション302を含むケーシング(図示せず)と、回転構成部品とを備える。図3に示す蒸気タービン構成部品300のHPセクション302に関して説明される本発明の実施形態は、単なる例証に過ぎず、図3に関して説明されるシステム及び方法は、ガスタービン、蒸気タービン、その他などの異なるタイプのタービンに適用することができ、更に、高圧(HP)セクション、中圧(IP)セクション、及び低圧(LP)セクションなどの蒸気タービンの様々なセクションに適用することができる。
図3を参照すると、ケーシングに内包されるロータ304などの回転構成部品は、ロータ304上に装着され、ケーシングに向かって半径方向に延びる複数の回転タービンブレード306を含むことができる。HPセクション302のタービン段の各々は、ケーシングからロータ304に向かって半径方向内向きに延びる、静止ステータブレード308の隣接する列間に配置された回転タービンブレード306の少なくとも1つのセットを含むことができる。特定の実施形態では、ロータ304は、ロータ304の軸線に沿って配置された少なくとも1つの半径方向段部310を備えた可変断面積を有することができる。通常運転中、蒸気は、関連するボイラーからタービン構成部品300に入り、HP入口312を通ってHPセクション302内に進むことができる。各タービン段において、流入蒸気は、静止ステータブレード308を通って加速され、次いで、蒸気が回転タービンブレード306を通過するときに膨張することができる。各段における静止ステータブレード308は、流入蒸気のポテンシャルエネルギーを運動エネルギーに変換し、加速された流れを回転タービンブレード306上に配向するよう動作することができる。その後、回転タービンブレード306は、流れの運動エネルギーを衝撃力及び反動力に変換し、回転タービンブレード306にわたる圧力低下を生じさせ、従って、ロータ304の回転をもたらすことができる。各段におけるこの圧力低下は、蒸気流の方向にスラストを発生することができる。
更に、タービン構成部品300内で補償スラストを生成することができる。特定の実施形態において、補償スラストは、パッキングシール直径と蒸気通路の内側根元直径との間の種々の半径方向段部によって生成することができる。従って、複数のシール314は、HP入口312に近接し且つ蒸気流とは反対の方向で利用し、補償スラストを調整して、蒸気流路の方向に沿った蒸気によって生成されたスラストを少なくとも部分的にバランス調整することができる。特定の実施形態において、補償スラストは、蒸気流路の方向に沿った蒸気によって生成されたスラストを近似的にバランス調整することができる。図3に示す1つの例示的な構成において、シール314は、蒸気流によって発生したスラストをバランス調整し、更にHPセクション302のHP入口312からの蒸気逆流を低減するよう直列に配置することができる。補償スラストは、シール314の半径に依存することができる。従って、蒸気タービンのHPセクション302のスラストバランス調整は、シール314の半径を最適化することによって達成することができる。
加えて、シール314の各々は、タービン構成部品300のロータ内の1以上のチャンネル316と流体連通することができ、シール314内のそれぞれの地点からHPセクション302のガス流路における対応する圧力地点に導くよう動作することができる。1つの例示的な実施形態において、シール314内のそれぞれの地点の1つにおける逆流圧力は、ガス流路内の対応する地点における蒸気流路の圧力にほぼ等しいとすることができる。ガス流路内の対応する地点は、HPセクション302の様々な段に関連する地点とすることができ、ここでの圧力は、シール314内のそれぞれの地点における圧力にほぼ等しいとすることができる。例えば、複数のシール314における第1の地点(例えば、第1のシールの出口)での逆流の圧力は、ガス流路内の対応する地点でのタービン構成部品のガス流路における蒸気の圧力にほぼ等しいとすることができる。複数のシールにおける第1の地点での逆流の一部は、チャンネルを通じて流れることができ、同様の圧力を有するガス流路内の対応する地点でタービン構成部品300のガス流路内に再導入することができる。この点に関して、逆流の少なくとも一部が取り込まれ、タービン構成部品300のガス流路内に再導入することができる。比較的低圧でのHPセクション302の様々な段における蒸気流路の下流側にある漏出蒸気の再注入は、これらの段において蒸気により実施される仕事を増大させ、その結果、タービン構成部品300の全体の効率を向上させるように動作することができる。逆流又は漏出蒸気をロータ304を通して配向するのに使用されるチャンネル316の1つの実施例は、タービン構成部品300のロータ304内部に円周方向に間隔を置いて配置された溝又は他のガス流路とすることができる。更に、1以上のチャンネル316は、少なくとも1つのバルブ318を含むことができ、該バルブは、最初に蒸気タービンが始動するときには閉鎖され、定常運転が達成されたときに蒸気をガス流路内に再注入可能にするよう選択的に開放することができる。
更に、入口312に近接して設けられるシール314の数は、HPセクション302の長さに応じて変えることができる。HPセクション302の全長は固定されているので、シール314の数が増えると、HPセクション302の段数が制限されることになる。そのため、この構成は漏出流れを低減することができるが、HPセクション302において実施される膨張仕事が低減されることにより、エンジンの性能に影響を及ぼす結果となる可能性がある。或いは、段数が増加した構成は、HPセクション302において実施される仕事を増大させることができるが、シール314の数が減少することは、漏出流れの増大及び損失が生じ、従って、蒸気タービン300の性能に影響を及ぼす可能性がある。従って、例示的な実施形態では、約4〜約6つのシールを利用する構成は、蒸気タービンの最適性能を提供することができる。
HPタービンセクション302全体を通って流れた後の蒸気は、流入蒸気と比べて相対的に低い温度及び圧力でHPタービンセクション302の低圧出口320で吐出することができる。流出蒸気の一部は、再熱のためにボイラーに吐出することができるが、残りの部分は、冷却の目的でIPセクション(図示せず)に配向することができる。
図4は、本発明の例示的な実施形態による、タービンを監視するための1つの例示的な方法400を示すフローチャートである。
方法400は、ブロック405で始まることができる。ブロック405では、タービンの入口からガス逆流を低減するために、直列になった複数のパッキングリングを設けることができる。タービンは、ロータなどの回転組立体を有するタービン構成部品を包むケーシングを含むことができる。タービン構成部品の高圧入口を通るガスの流れの一部は、ガス流路とは反対の方向に流れることができる。従って、タービンのHP入口に近接し且つガス流路とは反対側で複数のパッキングリングを利用して、後方ガス流に蛇行経路を提供することによってガス逆流を低減することができる。加えて、パッキングリングの半径を調整/最適化し、補償スラストを発生させて、ガス流路によって発生したスラストをバランス調整することができる。1つの例示的な実施形態では、約4〜約6つのパッキングリングを利用して、補償スラストを生成し、後方へのガス流を低減することができる。高圧入口からのガス逆流を低減するためにパッキングリングを直列に配列したことに続き、動作はブロック410に進むことができる。
ブロック410では、ガス逆流の少なくとも一部を複数のパッキングリング内のそれぞれの地点からタービンのガス流路内の対応する地点に導くことができる、1以上のチャンネルを設けることができる。ブロック405で直列に配列されたパッキングリングは、1以上のチャンネルと流体連通することができる。1つの例示的な実施形態では、タービンのケーシング内に1以上のチャンネルを設けることができる。他の実施形態では、1以上のチャンネルは、タービンのロータ内に設けることができる。更に、1以上のチャンネルは、漏出流れを複数のパッキングリング内のそれぞれの地点からガス流路における対応する地点又は段に配向するよう動作することができる。1以上のチャンネルを通る漏出漏れの再注入は、タービンの様々な段で実施される仕事を増大させ、従って、タービンが発生する全体の出力が向上する。タービンの様々な段において漏出漏れによって実施される仕事量は、漏出流れがガス流路内に再注入される段の圧力に依存することができる。1以上のチャンネルを用いて漏出逆流をガス流路内に配向することに続いて、動作はブロック415に進むことができる。
ブロック415において、ガス逆流の一部は、1以上のチャンネルを通してガス流路内の地点に配向される。タービン構成部品の入口が高圧であることに起因して逆流するガスの一部は、パッキングリング内のそれぞれの地点から1以上のチャンネルによってガス流路内の対応する地点に導くことができる。
方法400は、ブロック415の後に終了することができる。
図4の方法400で説明された動作は、必ずしも図4に記載の順序で実行する必要はなく、どのような好適な順序で実施してもよい。加えて、本発明の特定の実施形態では、図4に記載の全てよりも多いか又は少ない要素又は動作を実施することができる。
本発明の実施形態は、蒸気タービン、ガスタービン、及び同様のものなどの様々なタイプのタービンに適用することができる。更に、本発明の実施形態はまた、蒸気タービンの高圧セクション、中圧セクション、及び低圧セクションなど、タービンの様々なセクション内で用いることができる。上述の明細書において取り上げられ/提供されたあらゆる実施例は、単に説明の目的で提供され、どのようにも本発明の範囲を限定するものではないことは明らかであろう。
現時点で最も実用的且つ好ましい実施形態であると考えられるものに関して本発明を説明してきたが、本発明は、開示した実施形態に限定されるものではなく、逆に添付の請求項の技術的思想及び範囲内に含まれる様々な修正形態及び均等な構成を保護するものであることを理解されたい。
本明細書は、最良の形態を含む実施例を用いて本発明を開示し、更に、あらゆる当業者があらゆるデバイス又はシステムを実施及び利用すること及びあらゆる包含の方法を実施することを含む本発明を実施することを可能にする。本発明の特許保護される範囲は、請求項によって定義され、当業者であれば想起される他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、請求項の文言と差違のない構造要素を有する場合、或いは、請求項の文言と僅かな差違を有する均等な構造要素を含む場合には、本発明の範囲内にあるものとする。
100 蒸気タービン
102 HPセクション
104 IPセクション
106 LPセクション
108 ロータ
110 HP入口
112 出口
114 シール
200 システム
202 HPセクション
204 ロータ
206 回転タービンブレード
208 静止ステータブレード
210 半径方向段部
212 HP入口
214 シール
216 チャンネル
218 バルブ
220 出口
300 タービン
302 HPセクション
304 ロータ
306 回転タービンブレード
308 静止ステータブレード
310 半径方向段部
312 HP入口
314 シール
316 チャンネル
318 バルブ
320 出口
400 方法
405 ブロック
410 ブロック
415 ブロック

Claims (20)

  1. タービンでのガス漏出を制御するための方法であって、
    タービンの入口からガス逆流圧力を低減するために複数のシールを直列に設ける段階(405)と、
    ガス逆流の少なくとも一部を複数のシール内のそれぞれの地点からタービンのガス流路内の対応する地点に導く1以上のチャンネルを設ける段階(410)と、
    ガス逆流の一部を1以上のチャンネルを通してガス流路内の地点に導く段階(415)と
    を含む方法。
  2. ガス逆流によって生成された正味スラストをタービンのガス流路によって生成された正味スラストとバランス調整する段階を更に含む、
    請求項1記載の方法(400)。
  3. ガス逆流によって生成された正味スラストをタービンの流路によって生成された正味スラストとバランス調整する段階が、複数のシールの各々に関連するそれぞれの半径を調整する段階を含む、請求項2記載の方法(400)。
  4. 1以上のチャンネルを設ける段階(410)が、タービンのケーシング内に1以上のチャンネルを設ける段階を含む、請求項1記載の方法(400)。
  5. 1以上のチャンネルを設ける段階(410)が、タービンのロータ内に1以上のチャンネルを設ける段階を含む、請求項1記載の方法(400)。
  6. 複数のシール内のそれぞれの地点の1つにおけるガス逆流圧力が、ガス流路内の対応する地点におけるガス流路の圧力にほぼ等しい、請求項1記載の方法(400)。
  7. 複数のシールを設ける段階(405)が、約4〜約6つのシールを設ける段階を含む、請求項1記載の方法(400)。
  8. タービンでのガス漏出を制御するためのシステム(200)であって、
    直列に配列され、タービンの入口(212)からのガス逆流圧力を低減するよう各々が動作可能な複数のシール(214)と、
    ガス逆流の少なくとも一部を複数のシール(214)内のそれぞれの地点からタービンのガス流路内の対応する地点に導くように動作し得る1以上のチャンネル(216)と
    を備えるシステム(200)。
  9. ガス逆流によって生成された正味スラストが、タービンのガス流路によって生成された正味スラストと近似的にバランス調整される、請求項8記載のシステム(200)。
  10. 近似的バランス調整が、複数のシール(214)の各々に関連するそれぞれの半径を調整することによって促進される、請求項9記載のシステム(200)。
  11. 1以上のチャンネル(216)が、タービンのケーシング内に1以上のチャンネルを含む、請求項8記載のシステム(200)。
  12. 1以上のチャンネル(216)が、タービンのロータ(204)内に1以上のチャンネルを含む、請求項8記載のシステム(200)。
  13. 複数のシール(214)内のそれぞれの地点の1つにおけるガス逆流圧力が、ガス流路内の対応する地点におけるガス流路の圧力にほぼ等しい、請求項8記載のシステム(200)。
  14. 複数のシール(214)が、約4〜約6つのシールを含む、請求項8記載のシステム(200)。
  15. タービン(300)において、
    ケーシングと、
    ロータ(304)及び該ロータ(304)から延びる複数の回転ブレード(306)を有するタービン構成部品(302)と、
    タービン構成部品(302)にガス流を提供する入口(312)と、
    直列に配列され、タービン構成部品(302)からガス逆流を受けて該ガス逆流の圧力を低減するように動作し得る複数のシール(314)と、
    ガス逆流の少なくとも一部を複数のシール(314)内のそれぞれの地点からタービン構成部品(302)のガス流路内の対応する地点に導くように動作し得る1以上のチャンネル(316)と
    を備えるタービン(300)。
  16. ガス逆流によって生成された正味スラストが、タービン(300)のガス流路によって生成された正味スラストと近似的にバランス調整される、請求項15記載のタービン(300)。
  17. 近似的バランス調整が、複数のシール(314)の各々に関連するそれぞれの半径を調整することによって促進される、請求項15記載のタービン(300)。
  18. 1以上のチャンネル(316)が、タービン(300)のケーシング内に1以上のチャンネルを含む、請求項15記載のタービン(300)。
  19. 1以上のチャンネル(316)が、タービン(300)のロータ(304)内に1以上のチャンネルを含む、請求項15記載のタービン(300)。
  20. 複数のシール(314)内のそれぞれの地点の1つにおけるガス逆流圧力が、ガス流路内の対応する地点におけるガス流路の圧力にほぼ等しい、請求項15記載のタービン(300)。
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