JP2011038522A - Turbine casing - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、特に蒸気タービンのタービンケーシングであって、タービンケーシング下方部分と、タービンケーシング上方部分とから成っており、これらのタービンケーシング部分は組み付け状態で互いに接合されており、その接合面にはそれぞれ1つの接合部が形成されており、各タービンケーシング部分は前記接合部の領域に1つの接合フランジを有しており、該接合フランジを介して、両タービンケーシング部分が複数の接合ねじによって互いにねじ固定されている形式のものに関する。 The present invention particularly relates to a turbine casing of a steam turbine, which comprises a turbine casing lower part and a turbine casing upper part, and these turbine casing parts are joined to each other in an assembled state. One joint is formed, and each turbine casing part has one joint flange in the region of the joint, and both turbine casing parts are connected to each other by a plurality of joint screws via the joint flange. It relates to the type that is fixed with screws.
タービンケーシングの外側ケーシングは通常2つの部分から形成されており、タービンケーシング下方部分とタービンケーシング上方部分とを有している。タービンケーシングの2つの部分から成る構成により、ロータの組み付けは容易になる。タービンケーシング下方部分とタービンケーシング上方部分とは組み付け状態で、接合面を介して互いに接合されている。この場合、タービンケーシング下方部分とタービンケーシング上方部分とは、その接合面にそれぞれ1つの接合部を形成している。接合部の領域では、各タービンケーシング部分は1つの接合フランジを有していて、この接合フランジを介して両タービンケーシング部分が複数の接合ねじを介して互いにねじ固定されている。 The outer casing of the turbine casing is usually formed of two parts, and has a turbine casing lower part and a turbine casing upper part. The construction of the two parts of the turbine casing facilitates assembly of the rotor. The lower part of the turbine casing and the upper part of the turbine casing are joined to each other via a joint surface in an assembled state. In this case, the lower part of the turbine casing and the upper part of the turbine casing form one joint on their joint surfaces. In the region of the joint, each turbine casing part has one joint flange, and both turbine casing parts are screwed together via a plurality of joint screws via this joint flange.
接合部の領域では、タービンの運転中にしばしば不密が生じ、これにより、蒸気タービンの場合には、熱い蒸気が、接合部から外部に漏れる恐れがある。この不密性はこの場合、特に、タービンケーシングの隣接する室の間に生じる。不密の原因は特に、隣接する室の間の温度差が高いことにあり、また、タービンケーシング部分内部の温度分布の結果でもある。この場合、構成部分における温度分布は、流体温度、流体とケーシング部分との間の対流性熱伝達、熱放射により大きく影響される。ケーシング部分の壁の厚さは、接合フランジが設けられているため不均一である。これにより構成部分において不均一な温度分布、ひいては応力が生じ、これにより接合領域において不密性が生じる。 In the area of the junction, airtightness often occurs during turbine operation, which can cause hot steam to leak out of the junction in the case of a steam turbine. This tightness occurs in this case in particular between adjacent chambers of the turbine casing. The cause of the airtightness is in particular the high temperature difference between adjacent chambers and is also a result of the temperature distribution inside the turbine casing part. In this case, the temperature distribution in the component part is greatly influenced by the fluid temperature, convective heat transfer between the fluid and the casing part, and heat radiation. The thickness of the wall of the casing portion is non-uniform because the joint flange is provided. This creates a non-uniform temperature distribution and hence stress in the components, thereby creating inconsistencies in the bonded area.
これまでこのような問題の解決は、接合ねじの大きさ、配置、材料選択、プレロードにより、若しくは熱力学的なパラメータの変更により行われている。 So far, such problems have been solved by joining screw size, arrangement, material selection, preloading, or by changing thermodynamic parameters.
以上を前提として、本発明の課題は、冒頭で述べた形式のタービンケーシングを改良して、ケーシング部分の接合部において、先行技術よりも改善された、しかも簡単なシールを得ることである。 Based on the above, the object of the present invention is to improve the turbine casing of the type described at the outset and to obtain a simpler seal at the joint of the casing part which is improved over the prior art.
この課題を解決するために本発明の構成では、タービンケーシングであって、タービンケーシング下方部分と、タービンケーシング上方部分とを有しており、これらのタービンケーシング部分は組み付け状態で互いに接合されており、その接合面にはそれぞれ1つの接合部が形成されており、各タービンケーシング部分は前記接合部の領域に1つの接合フランジを有しており、該接合フランジを介して、両タービンケーシング部分が複数の接合ねじによって互いにねじ固定されている形式のものにおいて、タービンケーシングの内壁に、前記接合フランジの領域で壁被覆部材が設けられており、該壁被覆部材は、前記接合フランジの領域における対流性熱伝達と熱放射が減じられるように配置及び形成されているようにした。 In order to solve this problem, in the configuration of the present invention, a turbine casing has a turbine casing lower part and a turbine casing upper part, and these turbine casing parts are joined to each other in an assembled state. Each of the turbine casing parts has one joining flange in the region of the joint, and the two turbine casing parts are connected to each other through the joining flange. In the type in which a plurality of joint screws are screwed together, a wall covering member is provided in the region of the joint flange on the inner wall of the turbine casing, and the wall covering member is provided with convection in the region of the joint flange. It was arranged and formed to reduce the heat transfer and heat radiation.
接合フランジの領域における対流性熱伝達と熱放射が減じられることにより、軸方向の温度勾配が減少し、隣室する室の間の温度差が高くても、接合部の領域においてタービンケーシングを確実にシールすることができる。この場合、壁被覆部材は、簡単かつ効果的な手段である。 Reduced convective heat transfer and heat radiation in the area of the joint flange reduces axial temperature gradients and ensures that the turbine casing is in the area of the joint even if the temperature difference between adjacent chambers is high. Can be sealed. In this case, the wall covering member is a simple and effective means.
本発明の有利な構成では、壁被覆部材は、主として金属材料から成っている。金属材料は安価であり、簡単に製造可能であり、タービンケーシングの内壁に簡単に固定することができる。金属材料は簡単に入手可能で事前に加工することができるので、必要時には、損傷した壁被覆部材を簡単に交換することができる。 In an advantageous configuration of the invention, the wall covering member consists mainly of a metallic material. Metal materials are inexpensive, can be easily manufactured, and can be easily fixed to the inner wall of the turbine casing. Since the metal material is readily available and can be pre-processed, the damaged wall covering can be easily replaced when needed.
本発明の特に有利な構成では、壁被覆部材は熱弾性的な固定部材により、タービンケーシングの内壁に固定されている。壁被覆部材の熱弾性的な固定部材により、壁被覆部材を損傷させる恐れがある、若しくは内壁の固定部を破壊若しくは損傷させる恐れのある、温度勾配による壁被覆部材における応力が阻止される。 In a particularly advantageous configuration of the invention, the wall covering member is fixed to the inner wall of the turbine casing by a thermoelastic fixing member. The thermoelastic fixing member of the wall covering member prevents stress in the wall covering member due to a temperature gradient that may damage the wall covering member or destroy or damage the fixing portion of the inner wall.
本発明の有利な構成では、熱弾性的な固定がねじにより行われている。ねじ固定は極めて簡単に構成でき、タービンケーシング若しくはタービンケーシング部分の内壁に壁被覆部材を、耐久性をもって確実に固定することができる。 In an advantageous configuration of the invention, the thermoelastic fixing is effected by screws. Screw fixing can be configured very simply, and the wall covering member can be securely fixed to the inner wall of the turbine casing or turbine casing portion with durability.
特に有利には、前記ねじ固定は少なくとも1つのスペーサねじによって行われる。スペーサねじは、壁被覆部材をタービンケーシング部分に直接的に接触させない。これにより、壁被覆部材とタービンケーシングとの間に隙間が生じ、この隙間は、対流性熱伝達若しくは熱放出に対して良好なシールドとなる。 Particularly preferably, the screw fastening is effected by at least one spacer screw. The spacer screw does not bring the wall covering member into direct contact with the turbine casing portion. This creates a gap between the wall covering member and the turbine casing, and this gap provides a good shield against convective heat transfer or heat release.
本発明のさらに有利な構成では、各壁被覆部材が、各接合部から測定して、30°〜60°の中心角αを有する円弧にわたって延びている。このように形成された壁被覆部材は、接合部を十分に保護すると同時に、材料使用は僅かで良い。より大きな中心角を有する壁被覆部材も可能ではあるが、大きな改善は得られない。壁被覆部材の中心角がより小さい場合には、接合部の領域における保護が不十分であったとしたら、接合部の領域における不密性は効果的かつ確実には排除されない。 In a further advantageous configuration of the invention, each wall covering member extends over an arc having a central angle α of 30 ° to 60 ° as measured from each joint. The wall covering member formed in this way sufficiently protects the joint portion, and at the same time uses a small amount of material. A wall covering member having a larger central angle is possible, but no significant improvement is obtained. If the center angle of the wall covering member is smaller, if the protection in the region of the joint is insufficient, the incompleteness in the region of the joint is not effectively and reliably excluded.
本発明の有利な別の構成では、壁被覆部材が軸方向で、複数の接合ねじの間の間隔の1〜3つ分にわたって延びている。これにより、接合部の十分なカバーが保証され、所要材料量は必要最小限にされる。より大きな壁被覆部材であっても、接合部の領域におけるシールの改善に寄与しない。これに対して、壁被覆部材の軸方向の延在を減じたなら、接合部の確実なシールを保証することはできない。 In a further advantageous configuration of the invention, the wall covering member extends in the axial direction for 1 to 3 of the spacing between the joining screws. This ensures a sufficient cover of the joint and minimizes the amount of material required. Even larger wall covering members do not contribute to improved sealing in the area of the joint. On the other hand, if the axial extension of the wall covering member is reduced, a reliable sealing of the joint cannot be guaranteed.
本発明によるタービンケーシングの根底を成す思想は、接合部の領域における簡単な壁被覆部材により、流体からタービンケーシング壁への対流性熱伝達及び熱放出を効果的に減少させ、これにより接合部の領域における不密性を簡単かつ安価に回避することにある。このような壁被覆部材は特に、接合部の領域におけるシール性の問題がしばしば生じ、大きな手間をかけてこの問題を解決しなければならない蒸気タービンケーシングのために使用することができる。 The idea underlying the turbine casing according to the present invention is that the simple wall covering in the region of the joint effectively reduces convective heat transfer and heat release from the fluid to the turbine casing wall, thereby The object is to avoid intimacy in the area easily and inexpensively. Such wall coverings can be used in particular for steam turbine casings where sealing problems in the area of the joint often arise and this problem must be solved with great effort.
次に図面につき本発明の実施の形態及び有利な構成を詳しく説明する。 Embodiments and advantageous configurations of the invention will now be described in detail with reference to the drawings.
図1には、本発明によるタービンケーシングの三次元的な断面図が示されている。タービンケーシング1はタービンケーシング下方部分2とタービンケーシング上方部分3とを有している。両タービンケーシング部分2,3は組み付け状態で互いに接合されている。この場合、接合面にはそれぞれ接合部4が形成されている。タービンケーシング1の内側から流体が外部に流れることができないように、前記接合部4はできるだけ密に閉じなければならない。このために、タービンケーシング下方部分2とタービンケーシング上方部分3とは互いに堅固にねじ固定されている。両タービンケーシング部分2,3の良好なねじ固定を可能にするために、両タービンケーシング部分2,3はそれぞれ接合フランジ5,6を有している。接合フランジ5,6には複数の接合ねじ(図1には示さず)が配置されている。両タービンケーシング部分2,3のねじ固定により、タービンケーシング1はシールされる。外側ケーシングの内面には、種々異なる個所に、静翼支持体を受容するためのウエブ12が設けられている。静翼により、異なる複数の室13,14がタービンケーシング1の内側に形成される。個々の室13,14の間には高い温度差が生じる。隣接する室13,14の間の高い温度差により、異なる構成部分温度若しくは異なる構成部分温度分布が生じ、これにより各構成部分の膨張が異なることになる。これにより、接合部4の領域に不密が生じる。構成部分温度分布は、流体温度、流体と構成部分の間の対流性熱伝達、熱放射により大きく影響される。各構成部分の膨張が異なることによる不密性を防止するために、接合フランジ領域における軸方向の温度勾配を最小限にする必要がある。接合フランジ領域における軸方向の温度勾配の最小化は、壁被覆部材8により得られる。壁被覆部材8は、接合フランジ5,6の領域における対流性熱伝達と熱放射とが著しく減じられるように配置及び形成されている。これにより、各構成部分間の異なる膨張は減じられ、接合部4の領域における確実なシールが得られる。壁被覆部材8の構成は図2に詳しく示されていて、以下に詳しく説明する。
FIG. 1 shows a three-dimensional sectional view of a turbine casing according to the invention. The turbine casing 1 has a turbine casing
図2には、図1で詳しく説明したようなタービンケーシング1の半径方向断面図が示されている。接合フランジ領域における軸方向の温度勾配を最小にするために、接合フランジ5,6の領域に、タービンケーシング1の内壁7に壁被覆部材8が設けられている。壁被覆部材8は主として金属材料から成っている。勿論その他の耐熱材料を使用することもできる。壁被覆部材8は、熱弾性的な固定部材9によってタービンケーシング部分2,3の内壁7に固定されている。熱弾性的な固定部材9は、熱膨張による膨張の際に、壁被覆部材8が損傷されないように設けられている。この実施の形態では、壁被覆部材8は2つの部分から成っており、各接合フランジ5,6のシールドのために、それぞれ1つの壁被覆部材8が設けられている。
FIG. 2 shows a radial cross section of the turbine casing 1 as described in detail in FIG. In order to minimize the temperature gradient in the axial direction in the joint flange region, a
しかしながら本発明は、両接合フランジ5,6にわたって延びる一体的な壁被覆部材も有している。2つの部分から成る構成は単に、一体的な構成に対して、タービンケーシング下方部分2とタービンケーシング上方部分3の組み付け、組み外しが簡単であるという利点を有しているものである。熱弾性的な固定部材9はねじ10によって形成される。ねじ10は、壁被覆部材8の一方の端部でねじ固定を行う。壁被覆部材8の他方の端部は、対応するケーシング部分に直接溶接することができる。ねじ10は、少なくとも1つのスペーサねじ11によって形成されている。スペーサねじ11を使用することにより、壁被覆部材8とタービンケーシング1の内壁7との間に所定の間隔が得られる。壁被覆部材8とタービンケーシング1の内壁7との間の中間スペースにより、壁被覆部材8から接合フランジ5,6への伝熱は著しく減じられる。従って伝熱は、スペーサねじ11と溶接点とを介してのみ行われる。壁被覆部材8から接合フランジ5,6への熱放射は、壁被覆部材なしで行われる熱放射よりも著しく減じられる。
However, the present invention also has an integral wall covering member that extends across both
従って壁被覆部材8により、接合フランジの領域における対流性熱伝達も、熱放射も明らかに減じられ、これにより、接合フランジ領域における軸方向の温度勾配は最小になり、接合部4の確実なシールが得られる。各壁被覆部材8は、2つの部分から成る構成では有利には、各接合部4から測定して、約30°〜60°の中心角αを有する円弧にわたって延びている。壁被覆部材8の中心角αがこれ以上小さいと、熱のシールドは減少し、接合部4の確実なシールは保証することはできない。中心角αが60°よりも大きくても、シールドに関して特別な効果は奏さない。軸方向では、壁被覆部材8は、接合部4の確実な絶縁、ひいてはシールを保証するために、複数の接合ねじの間の間隔の1〜3つ分にわたって延びている。壁被覆部材8は、タービンケーシング1のそれぞれ2つの部屋の間で軸方向に配置されている。
Thus, the
従って、タービンケーシング1の内壁7に配置された壁被覆部材8を有する本発明によるタービンケーシング1により、特に簡単かつ安価に、内側の熱絶縁により、接合フランジの領域における軸方向の温度勾配を最小化することができる。これにより、接合部4のシール性は著しく向上し、運転確実性は改善される。壁被覆部材8を有するタービンケーシング1は、特に蒸気タービンのために効果的に使用される。しかしながら基本的には、あらゆる形式のタービンケーシングに適している。既存のタービンケーシングに後付けすることもできる。
The turbine casing 1 according to the invention with the
1 タービンケーシング、 2 タービンケーシング下方部分、 3 タービンケーシング上方部分、 4 接合部、 5,6 接合フランジ、 7 内壁 8 壁被覆部材、 9 固定部材、 10 ねじ、 11 スペーサねじ、 12 ウエブ、 13,14 室
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Turbine casing, 2 Turbine casing lower part, 3 Turbine casing upper part, 4 Joining part, 5, 6 Joining flange, 7
Claims (7)
タービンケーシング(1)の内壁(7)に、前記接合フランジ(5,6)の領域で壁被覆部材(8)が設けられており、該壁被覆部材(8)は、前記接合フランジ(5,6)の領域における対流性熱伝達と熱放射が減じられるように配置及び形成されていることを特徴とする、タービンケーシング。 The turbine casing (1) has a turbine casing lower part (2) and a turbine casing upper part (3), and these turbine casing parts (2, 3) are joined together in an assembled state. The joint surfaces are each formed with one joint (4), and each turbine casing part (2, 3) has one joint flange (5, 6) in the region of the joint (4). In the type in which both turbine casing parts (2, 3) are screwed together by a plurality of joining screws via the joining flanges (5, 6),
A wall covering member (8) is provided on the inner wall (7) of the turbine casing (1) in the region of the joining flange (5, 6), and the wall covering member (8) is connected to the joining flange (5, 5). A turbine casing, characterized in that it is arranged and formed so that convective heat transfer and heat radiation in the region of 6) are reduced.
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