JP2011085234A

JP2011085234A - 高圧蒸気タービンのグランドシール装置

Info

Publication number: JP2011085234A
Application number: JP2009240161A
Authority: JP
Inventors: Naoki Sugitani; 谷直紀杉; Daisuke Kaku; 来大輔加; Yukihiko Sawa; 幸彦澤; Masanori Oi; 井正宣大
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2009-10-19
Filing date: 2009-10-19
Publication date: 2011-04-28
Anticipated expiration: 2029-10-19
Also published as: JP5460234B2

Abstract

【課題】熱効率の向上を充分に図ること。
【解決手段】グランドパッキンＧＰは第１〜第４のパッキンリングＰＲ1〜ＰＲ4により構成されており、そのうち第１〜第３のパッキンリングＰＲ1〜ＰＲ3は、各フィン部材２６がロータ周面２３ａに対して離間又は接近する方向へ（つまり間隙Ｇ1〜Ｇ3が可変するように）変位するように配設されている。パッキンリング駆動制御手段３０は、第１〜第３のパッキンリングＰＲ1〜ＰＲ3に対する駆動制御を圧力検出器３１からの検出信号に基づき個別に行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、主として、原子力発電所などの蒸気タービンシステムであって、主蒸気管又は補助蒸気管のいずれからもシール蒸気をグランド部に供給可能な蒸気タービンシステムにおける高圧蒸気タービンのグランドシール装置に関するものである。

蒸気タービンは、静翼が設けられたステータと、動翼が設けられたロータとで構成されており、ロータの両端には、車室（静翼及び動翼が収容される容器）とロータ周面との間の間隙を流入蒸気を利用してシールするためのグランド部が形成されている。そして、高圧蒸気タービン及び低圧蒸気タービンの２つのタービンから成る蒸気タービンシステムの場合、高圧蒸気タービンのグランド部は、蒸気が車室外部に漏出するのを防止すると共に、空気が車室内部に流入するのを防止するようになっており、また、低圧蒸気タービンのグランド部は、内部が真空になっていることから空気が車室内部に流入することだけを防止するようになっている。

ここで、蒸気タービンシステムとしては、主蒸気源（原子炉）又は補助蒸気源（補助ボイラ）のいずれからも蒸気を供給可能なタイプと、補助蒸気源のみから蒸気を供給するタイプとの２つのタイプのシステムがある。後者のタイプの蒸気タービンシステムの構成は、例えば特許文献１に開示されているが、前者のタイプの蒸気タービンシステムの構成については適当な特許文献が見当たらない。本願発明は、前者のタイプの蒸気タービンシステムにおける新規有用な技術を提供しようとするものである。

図５は、このように主蒸気源又は補助蒸気源のいずれからもシール蒸気をグランド部に供給可能な蒸気タービンシステムについての構成図である。

図５において、高圧蒸気タービン１の両端部にはグランド部２，２が設けられている。同様に、低圧蒸気タービン３の両端部にはグランド部４，４が設けられている。これらグランド部２，２及びグランド部４，４は、ラビリンスパッキンによるシール構造を有するものである。

図示を省略している主蒸気源としての原子炉からは、主蒸気供給調節弁６が設けられている主蒸気管５に蒸気が送出されるようになっており、また、補助蒸気源としての補助ボイラからは、補助蒸気供給調節弁８が設けられている補助蒸気管７に蒸気が送出されるようになっている。これら蒸気管５，７は調節弁６，８の下流側で合流し、その合流点より下流側ではシール蒸気供給母管９を形成している。

シール蒸気供給母管９からは、グランド部２，２にシール蒸気を供給するためのシール蒸気供給管１０，１０、及びグランド部４，４にシール蒸気を供給するためのシール蒸気供給管１１，１１が分岐している。このシール蒸気供給管は、SSH（スチームシールヘッダ）と呼ばれることがある。

また、グランド部２，２にはリーク蒸気を排出するためのリーク蒸気排出管１２，１２が接続され、同様に、グランド部４，４にもリーク蒸気を排出するためのリーク蒸気排出管１３，１３が接続されている。このリーク蒸気排出管は、SPE（スチームパッキンエグゾースト）と呼ばれることがある。

リーク蒸気排出管１２，１２及びリーク蒸気排出管１３，１３は、下流側で合流してリーク蒸気排出母管１４を形成しており、このリーク蒸気排出母管１４からのリーク蒸気はグランド蒸気復水器１５に送出されるようになっている。このグランド蒸気復水器１５には、復水器内部を負圧に保持してリーク蒸気を大気に漏出させないようにするためのファン１６が接続されている。

グランド部２，２には、また、余剰蒸気を排出するためのリークオフ抽出管１７，１７が接続されている。このリークオフ抽出管はSPL（スチームパッキンリークオフ）と呼ばれることがある。リークオフ抽出管１７，１７は合流してリークオフ管１８を形成しており、このリークオフ管１８に調節弁１９，２０が設けられている。そして、調節弁１９，２０の中間部に給水加熱器２１が接続され、調節弁２０の下流側に復水器２２が接続されている。

次に、図５の動作につき説明する。タービン起動時には補助蒸気供給調節弁８のみが開いており、主蒸気供給調節弁６及び調節弁１９，２０は閉じている。したがって、まず補助蒸気源である補助ボイラからの蒸気が補助蒸気管７を通ってシール蒸気供給母管９に送られ、この蒸気がシール蒸気としてシール蒸気供給管１０，１０から高圧蒸気タービン１のグランド部２，２に供給されると共に、シール蒸気供給管１１，１１から低圧蒸気タービン３のグランド部４，４にも供給される。

このようなシール蒸気の供給によって、グランド部２，２においては内部蒸気の外部への漏出、及び外部空気の内部への流入が防止され、また、グランド部４，４においては外部空気の内部への流入が防止される。

そして、グランド部２，２及びグランド部４，４からのリーク蒸気は、それぞれリーク蒸気排出管１２，１２及びリーク蒸気排出管１３，１３を通ってリーク蒸気排出母管１４に送られ、このリーク蒸気排出母管１４からグランド蒸気復水器１５に送出される。グランド蒸気復水器１５に送出された蒸気は、熱交換により復水され冷却水として回収される。このとき復水器内部はファン１６の回転により負圧に保持されているので、蒸気が大気に漏出されるのが防止される。

高圧蒸気タービン１及び低圧蒸気タービン３の起動後に主蒸気管５の圧力が上昇してシール蒸気供給母管９の圧力以上になると、主蒸気供給調節弁６が開くと共に補助蒸気供給調節弁８が閉じられる。したがって、主蒸気源である原子炉からの主蒸気のみが主蒸気管５を通ってシール蒸気供給母管９に送られ、この蒸気がシール蒸気としてシール蒸気供給管１０，１０から高圧蒸気タービン１のグランド部２，２に供給されると共に、シール蒸気供給管１１，１１から低圧蒸気タービン３のグランド部４，４にも供給される。

この後、タービン負荷の増加に伴って高圧蒸気タービン１の圧力が上昇すると、グランド部２，２内ではシール蒸気供給口付近のラビリンス部の圧力が増大する。そのため、グランド部２，２の圧力が所定レベル以上に上昇すると、グランド部２，２からリークされる蒸気の一部が今度は破線矢印で示すように、シール蒸気供給管１０，１０を逆方向に通ってシール蒸気供給母管９に送られる。

そして、このシール蒸気供給管１０，１０からの蒸気と主蒸気管５からの蒸気とが合わさった量の蒸気が、シール蒸気供給管１１，１１を通って、シール蒸気としてグランド部４，４に供給される。なお、このときグランド部２，２及びグランド部４，４のリーク蒸気の一部は、相変わらずリーク蒸気排出管１２，１２及びリーク蒸気排出管１３，１３を通ってリーク蒸気排出母管１４に送られ、このリーク蒸気排出母管１４からグランド蒸気復水器１５に送出されている。

その後、シール蒸気供給管１０，１０を破線矢印方向に流れる蒸気の量が増大すると、主蒸気供給調節弁６が閉じられる。したがって、シール蒸気供給管１１，１１を通ってグランド部４，４に供給されるシール蒸気は、シール蒸気供給管１０，１０からの蒸気のみになる。

その後更に、シール蒸気供給管１０，１０を破線矢印方向に流れる蒸気の量が増大しシール蒸気供給管１０，１０の圧力が上昇すると、調節弁１９が開かれる。したがって、シール蒸気供給管１０，１０及びリーク蒸気排出管１２，１２を通り抜けられずグランド部２，２内に溜まった余剰蒸気は、リークオフ抽出管１７，１７、リークオフ管１８、調節弁１９を通って給水加熱器２１へ送られ、ここで原子炉又は補助ボイラへの給水の加熱に供される。

調節弁１９が開放された後、更にシール蒸気供給管１０，１０の圧力上昇が継続すると、今度は調節弁２０も開放される。したがって、グランド部２，２内の余剰蒸気は、復水器２２にも送られて復水される。

特開２００２−１２９９０７号公報

ところで、上述したように、高圧蒸気タービン１のグランド部２においては、シール蒸気供給管１０からのシール蒸気の導入、シール蒸気供給管１０へのリーク蒸気の排出、リーク蒸気排出管１２へのリーク蒸気の排出、リークオフ抽出管１７への余剰蒸気の排出などが行われている。

しかし、グランド部２におけるこれらの蒸気の導入量又は排出量については、格別な制御が行われているわけではなく、その時々のラビリンス部付近の圧力に応じて変動するので、必ずしも熱効率向上の観点からは好ましいレベルの導入量又は排出量になっているわけではない。

例えば、グランド部２内の圧力が所定レベル以上となり、図５の破線矢印で示すように、グランド部２からの蒸気がシール蒸気供給母管９に向かって排出されている状態であって、未だそれほどグランド部２内の圧力が高くなっておらず或る程度余裕がある場合には、リーク蒸気排出管１２又はリークオフ抽出管１７への蒸気排出よりもシール蒸気供給管１０への蒸気排出の割合を大きくしてグランド部４側への蒸気供給量を増加させた方が熱効率向上の観点からは好ましい。

一方、上記と同様に、グランド部２からの蒸気がシール蒸気供給母管９に向かって排出されている状態であって、グランド部２内の圧力がかなりの程度高くなっている場合には、グランド部４側への蒸気供給量は既に充分になっていると考えられるので、リーク蒸気排出管１２又はリークオフ抽出管１７への蒸気排出の方の割合をシール蒸気供給管１０への蒸気排出よりも大きくした方が熱効率向上の観点からは好ましい。

ところが、従来システムにおけるグランド部２では、圧力が変化したとしても各配管に対する蒸気の導入量及び排出量の割合は一定になっているので熱効率の向上が充分に図られていない結果となっている。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、熱効率の向上を充分に図ることが可能な高圧蒸気タービンのグランドシール装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するための手段として、請求項１記載の発明は、主蒸気管又は補助蒸気管のいずれからの蒸気も導入可能なシール蒸気供給母管と、前記シール蒸気供給母管からのシール蒸気を高圧蒸気タービン及び低圧蒸気タービンの各グランド部に供給するシール蒸気供給管と、前記高圧蒸気タービン及び低圧蒸気タービンの各グランド部からのリーク蒸気をグランド蒸気復水器へ排出するリーク蒸気排出管と、前記高圧蒸気タービンのグランド部からの余剰蒸気を給水加熱器及び復水器へ送出するリークオフ抽出管と、を備え、しかも前記高圧蒸気タービンのグランド部の圧力が所定レベル以上に上昇した場合に、このグランド部からのリーク蒸気を、高圧蒸気タービン用の前記シール蒸気供給管、前記シール蒸気供給母管、及び低圧蒸気タービン用の前記シール蒸気供給管を経由して前記低圧蒸気タービンのグランド部へシール蒸気として供給することが可能な蒸気タービンシステムにおいて、前記高圧蒸気タービンのロータ周面に対して離間接近可能に配設された複数のパッキンリングにより構成されるグランドパッキンと、前記シール蒸気供給管又は前記低圧蒸気タービンのグランド部の圧力変化に応じて、前記複数のパッキンリングのそれぞれを前記ロータ周面に対して離間又は接近する方向に個別に駆動制御するパッキンリング駆動制御手段と、を備えたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記複数のパッキンリングは、グランド部から前記リーク蒸気排出管への蒸気量を増減するための第１のパッキンリング、グランド部から前記シール蒸気供給管への蒸気量を増減するための第２のパッキンリング、グランド部から前記リークオフ抽出管への蒸気量を増減するための第３のパッキンリングを含んで構成されており、前記パッキンリング駆動制御手段は、前記高圧蒸気タービンのグランド部の圧力が所定レベル以上に上昇した場合であり且つ前記シール蒸気供給管又は前記低圧蒸気タービンのグランド部の圧力が設定値以下のときには、前記第２のパッキンリングを前記ロータ周面に対して離間する方向へ駆動するか、又は、前記第１若しくは第３のパッキンリングを前記ロータ周面に対して接近する方向へ駆動し、また、前記高圧蒸気タービンのグランド部の圧力が所定レベル以上に上昇した場合であり且つ前記シール蒸気供給管又は前記低圧蒸気タービンのグランド部の圧力が設定値を超えたときには、前記第２のパッキンリングを前記ロータ周面に対して接近する方向へ駆動するか、又は、前記第１若しくは第３のパッキンリングを前記ロータ周面に対して離間する方向へ駆動する、ことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記パッキンリングは、グランド部内に固定された半裁状の固定リング部材と、この固定リングに対し変位可能に取り付けられた半裁状の可動リング部材とで形成され、前記パッキンリング駆動制御手段は、前記半裁状の可動リング部材を前記ロータ周面に対して離間接近する方向へ駆動制御するものである、ことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記パッキンリングは、グランド部内に変位可能に配設された半裁状の第１及び第２の可動リング部材により形成され、前記パッキンリング駆動制御手段は、前記半裁状の第１及び第２の可動リング部材を前記ロータ周面に対して離間接近する方向へ駆動制御するものである、ことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記グランドパッキンを構成する複数のパッキンリングのそれぞれは、前記高圧蒸気タービンのロータ周面に対して離間接近可能に取り付けられた複数のフィン部材を有しており、前記パッキンリング駆動制御手段に代えて、前記シール蒸気供給管又は前記低圧蒸気タービンのグランド部の圧力変化に応じて、前記複数のフィン部材を前記ロータ周面に対して離間又は接近する方向へ各パッキンリング毎に個別に駆動制御するフィン駆動制御手段を用いた、ことを特徴とする。

本発明に係る高圧蒸気タービンのグランドシール装置によれば、熱効率の向上を充分に図ることが可能になる。

本発明の実施形態の要部構成図であり、図５における高圧蒸気タービン１のグランド部２内に配設されているグランドパッキンの断面図。図１における第１のパッキンリングＰＲ1をロータ２３の横断面方向から見た場合の構造を示す説明図。本発明の他の実施形態の要部構成図であり、図２と同様に、図１における第１のパッキンリングＰＲ1をロータ２３の横断面方向から見た場合の構造を示す説明図。本発明の更に他の実施形態の要部構成図。従来又は本発明の蒸気タービンシステムについての構成図。

図１は、本発明の実施形態の要部構成図であり、図５における高圧蒸気タービン１のグランド部２内に配設されているグランドパッキンの断面図である。なお、本実施形態に係る蒸気タービンシステム全体の構成は、図５に示した従来構成と同様である。

図１において、グランドパッキンＧＰは、第１〜第４のパッキンリングＰＲ1〜ＰＲ4により構成されている。各パッキンリングは、ロータ２３が挿通しているリング本体２４と、このリング本体２４に形成された環状溝部に嵌合している嵌合リング２５と、ロータ周面２３ａと対向するようにこの嵌合リング２５に取り付けられたフィン部材２６とを有している。

また、第１のパッキンリングＰＲ1と第２のパッキンリングＰＲ2との間にはSPL（リークオフ抽出管１７）に通ずる流路２７が形成され、第２のパッキンリングＰＲ2と第３のパッキンリングＰＲ3との間にはSSH（シール蒸気供給管１０）に通ずる流路２８が形成され、第３のパッキンリングＰＲ3と第４のパッキンリングＰＲ4との間にはSPE（リーク蒸気排出管１２）に通ずる流路２９が形成されている。

そして、第１〜第４のパッキンリングＰＲ1〜ＰＲ4のうち第４のパッキンリングＰＲ4を除く第１〜第３のパッキンリングＰＲ1〜ＰＲ3は、各フィン部材２６がロータ周面２３ａに対して離間又は接近する方向に（つまり間隙Ｇ1〜Ｇ3が可変するように）パッキンリング駆動制御手段３０によって個別に駆動制御されるようになっている。

例えば、パッキンリング駆動制御手段３０が第１のパッキンリングＰＲ1に対して、間隙Ｇ1が小さくなるように駆動制御を行うと流路２７に流れる蒸気流量が減少し、逆に、間隙Ｇ1が大きくなるように駆動制御を行うと流路２７に流れる蒸気流量が増加するようになっている。

同様に、パッキンリング駆動制御手段３０が第２のパッキンリングＰＲ2に対して、間隙Ｇ2が小さくなるように駆動制御を行うと流路２８に流れる蒸気流量が減少し、逆に、間隙Ｇ2が大きくなるように駆動制御を行うと流路２８に流れる蒸気流量が増加するようになっている。

同様に、パッキンリング駆動制御手段３０が第３のパッキンリングＰＲ3に対して、間隙Ｇ3が小さくなるように駆動制御を行うと流路２９に流れる蒸気流量が減少し、逆に、間隙Ｇ3が大きくなるように駆動制御を行うと流路２９に流れる蒸気流量が増加するようになっている。

パッキンリング駆動制御手段３０は、第１〜第３のパッキンリングＰＲ1〜ＰＲ3に対する駆動制御を圧力検出器３１からの検出信号に基づき行うようになっている。この圧力検出器３１は、本実施形態では、SSHすなわちシール蒸気供給管１０の圧力を検出する場合を想定しているが、その他の個所の圧力（低圧蒸気タービン３側のグランド部４内の圧力など）を検出するようにしてもよい。

図２は、図１における第１のパッキンリングＰＲ1をロータ２３の横断面方向から見た場合の構造を示す説明図である。この図２は、第１のパッキンリングＰＲ1の構造のみを代表例として示したものであり、第２及び第３のパッキンリングＰＲ2，ＰＲ3も同様の構造である。なお、図２では図面簡略化のため、フィン部材２６、嵌合リング２５等の部材については図示を省略している。

図２において、第１のパッキンリングＰＲ1は、グランド部２内に固定された半裁状の固定リングＲ1aと、この固定リングＲ1aに対し図２の垂直方向へ変位可能に取り付けられた半裁状の可動リングＲ1bとで形成されている。固定リングＲ1aに対する可動リングＲ1bの取付は、固定リングＲ1a側に固着された係合ピン３２の端部を、可動リングＲ1b側に設けられた長孔に挿通させることにより行っている。

グランド部２内には、固定部材である取付板３３が配設され、この取付板３３に孔部３３ａが形成されている。一方、押圧座３４には支持棒３５の一端側が固着されており、この支持棒３５の他端側は孔部３３ａを挿通した状態で可動リングＲ1bの中央部に固着されている。また、押圧座３４と取付板３３との間にはバネ部材３６が支持棒３５に介挿されている。したがって、このバネ部材３６のバネ力により押圧座３４及び可動リングＲ1bは、ロータ周面２３ａから離間する方向（図２の上方向）に弾撥付勢されている。

そして、パッキンリング駆動制御手段３０は、油圧又は電磁力等を利用したアクチュエータ（図示せず）を介し、バネ部材３６の弾撥付勢力に抗して押圧座３４を図２の下方向へ押圧可能になっている。ここで、バネ部材３６のバネ長Ｈは最大バネ長Ｈmaxと最小バネ長Ｈminとの間で可変するが、蒸気タービン起動後においてパッキンリング駆動制御手段３０は、このバネ長Ｈが所定の基準長Ｈ0（ＨmaxとＨminとの中間値）となるように押圧座３４をある程度押圧した状態になっている。したがって、バネ長Ｈが基準長Ｈ0である状態で、パッキンリング駆動制御手段３０が押圧座３４に対する押圧力を弱めればバネ長Ｈは基準長Ｈ0より長くなり（つまり間隙Ｇ1を大きくできる）、逆に、押圧力を強めればバネ長Ｈは基準長Ｈ0より短くなる（つまり間隙Ｇ1を小さくできる）。

次に、本実施形態の動作を図１、図２、及び図５を参照しつつ説明する。図５において、既述したように、高圧蒸気タービン１及び低圧蒸気タービン３の起動後に主蒸気管５の圧力が上昇してシール蒸気供給母管９の圧力以上になると、主蒸気供給調節弁６が開くと共に補助蒸気供給調節弁８が閉じられる。したがって、主蒸気源である原子炉からの主蒸気のみが主蒸気管５を通ってシール蒸気供給母管９に送られ、この蒸気がシール蒸気としてシール蒸気供給管１０，１０から高圧蒸気タービン１のグランド部２，２に供給されると共に、シール蒸気供給管１１，１１から低圧蒸気タービン３のグランド部４，４にも供給される。

この後、タービン負荷の増加に伴って高圧蒸気タービン１の圧力が上昇すると、グランド部２，２内ではシール蒸気供給口付近のラビリンス部の圧力が増大する。そのため、グランド部２，２の圧力が所定レベル以上に上昇すると、グランド部２，２からリークされる蒸気の一部が今度は破線矢印で示すように、シール蒸気供給管１０，１０を逆方向に通ってシール蒸気供給母管９に送られる。そして、このシール蒸気供給管１０，１０からの蒸気と主蒸気管５からの蒸気とが合わさった量の蒸気が、シール蒸気供給管１１，１１を通って、シール蒸気としてグランド部４，４に供給される。

このときパッキンリング駆動制御手段３０は、圧力検出器３１からの検出信号（シール蒸気供給管１０の圧力検出値）を監視しており、検出値が予め設定してある設定値以下であれば、図１における第２のパッキンリングＰＲ2のみを駆動制御して間隙Ｇ2が大きくなるようにする。これにより、流路２８に流れる蒸気流量が増大し、また、流路２８の蒸気流量が増大した分だけ流路２９に流れる蒸気流量が減少する（なお、この時点では未だ調節弁１９，２０が閉じられているので、リークオフ抽出管１７（SPL）側つまり流路２７側へは蒸気が流れていない。）。したがって、図５において、グランド部２，２からリーク蒸気排出管１２，１２へ排出される蒸気量よりも、グランド部２，２からシール蒸気供給管１０，１０を経由してグランド部４，４側へ供給するシール蒸気の量を多くすることができ、熱効率の向上を図ることが可能になる。

一方、パッキンリング駆動制御手段３０は、圧力検出器３１からの検出値が設定値を超えていれば、図１における第２のパッキンリングＰＲ2のみを駆動制御して間隙Ｇ2が小さくなるようにする。これにより、流路２８に流れる蒸気流量が減少し、また、流路２８の蒸気流量が減少した分だけ流路２９に流れる蒸気流量が増大する。したがって、グランド部２，２からシール蒸気供給管１０，１０を経由してグランド部４，４側へ供給するシール蒸気の量（既に充分に供給されているはず）よりも、グランド部２，２からリーク蒸気排出管１２，１２へ排出される蒸気量の方を多くすることができ、熱効率の向上を図ることが可能になる。

なお、上記の説明では、パッキンリング駆動制御手段３０が第２のパッキンリングＰＲ2のみを駆動制御して間隙Ｇ2を変化させることにより、流路２８，２９の蒸気流量を制御しているが、第３のパッキンリングＰＲ3のみを駆動制御して間隙Ｇ3を変化させることにより、流路２８，２９の蒸気流量を制御するようにしてもよい。あるいは更に、第２及び第３のパッキンリングＰＲ2，ＰＲ3を制御して間隙Ｇ2，Ｇ3の双方を変化させることにより、流路２８，２９のそれぞれの蒸気流量をよりきめ細かく制御するようにしてもよい。

さて、上記のように、シール蒸気供給管１０，１０からの蒸気と主蒸気管５からの蒸気とが合わさった量の蒸気が、シール蒸気供給管１１，１１を通って、シール蒸気としてグランド部４，４に供給されている状態において、シール蒸気供給管１０，１０を破線矢印方向に流れる蒸気の量が増大すると、主蒸気供給調節弁６が閉じられる。したがって、シール蒸気供給管１１，１１を通ってグランド部４，４に供給されるシール蒸気は、シール蒸気供給管１０，１０からの蒸気のみになる。その後更に、シール蒸気供給管１０，１０を破線矢印方向に流れる蒸気の量が増大しシール蒸気供給管１０，１０の圧力が上昇すると調節弁１９が開かれ、更に圧力が上昇すると調節弁２０も開放される。

調節弁１９，２０が開放されることにより、グランド部２，２からの蒸気はリークオフ抽出管１７，１７へも排出されるので、パッキンリング駆動制御手段３０は、それまでの第２及び第３のパッキンリングＰＲ2，ＰＲ3の駆動制御の他に、第１のパッキンリングＰＲ1も加えて駆動制御を行うことになる。そして、パッキンリング駆動制御手段３０は、第１〜第３のパッキンリングＰＲ1〜ＰＲ3に対する駆動制御を個別に行うことができるので、高圧蒸気タービン１及び低圧蒸気タービン３の運転状態や各配管の圧力等の状態に応じて、間隙Ｇ1，Ｇ2，Ｇ3をそれぞれ最適値に調節することが可能である。したがって、本実施形態の技術を適用することにより、蒸気タービンのグランドシールに関する熱効率を従来よりも大きく向上させることができるようになる。

図３は、本発明の他の実施形態の要部構成図であり、図２と同様に、図１における第１のパッキンリングＰＲ1をロータ２３の横断面方向から見た場合の構造を示す説明図である。図３が図２と異なる点は、第１のパッキンリングＰＲ1を構成する２つの半裁状リング部材がいずれも可動リングになっている点である。

すなわち、図３において、第１のパッキンリングＰＲ1は、図３の垂直方向へ変位可能に配設された第１及び第２の可動リングＲ1c，Ｒ1dにより形成されている。そして、第１及び第２の可動リングＲ1c，Ｒ1dの各端部には長孔が設けられており、係合ピン３２はこれらの長孔を挿通している（係合ピン３２はいずれの可動リングにも固着されておらず長孔内で遊嵌状態になっている。）。

また、第１及び第２の可動リングＲ1c，Ｒ1dには、押圧座３４、支持棒３５、及びバネ部材３６等が図２と同様の構造で取り付けられている。そして、パッキンリング駆動制御手段３０は、図２で既述したのと同様の駆動制御により、上下一対の押圧座３４，３４に対する押圧力を加減することができ、図１における間隙Ｇ1を変化させることができる。

この他の実施形態によれば、第１のパッキンリングＰＲ1を構成する半裁状の２つのリングがいずれも可動リングになっているので、蒸気流量を一層きめ細かく制御することが可能になる。

図４は、本発明の更に他の実施形態の要部構成図である。この実施形態では、グランドパッキンＧＰを構成する第１〜第４のパッキンリングＰＲ1〜ＰＲ4のうち第４のパッキンリングＰＲ4を除く第１〜第３のパッキンリングＰＲ1〜ＰＲ3の各フィン部材２６Ａが、ロータ周面２３ａに対して離間又は接近する方向に（つまり間隙Ｇ1〜Ｇ3が可変するように）変位できるように、嵌合リング２５に取り付けられている。そして、この実施形態では図１におけるパッキンリング駆動制御手段３０の代わりにフィン駆動制御手段３７が用いられている。

フィン駆動制御手段３７は、パッキンリングＰＲ1〜ＰＲ3の各フィン部材２６Ａを駆動制御することにより、図１のパッキンリング駆動制御手段３０について既述したのと同様にして、間隙Ｇ1，Ｇ2，Ｇ3を最適値に調整して流路２７〜２９を流れる蒸気流量を適正に制御するようになっている。

本実施形態では、フィン駆動制御手段３７が第１〜第３のパッキンリングＰＲ1〜ＰＲ3のリング本体２４をロータ周面２３ａに対して変位させるのではなく、フィン部材２６Ａのみを変位させるようにしているので、図２又は図３に示したように、パッキンリングを半裁状のリング部材で形成する必要はなく、また、取付板３３、押圧座３４、支持棒３５、及びバネ部材３６のような部材を設ける必要もない。したがって、グランド部２についても、これらの部材を収納するための広いスペースを確保する必要もなくなり、設計上の自由度を大きくすることができる。

なお、この実施形態のフィン駆動制御手段３７は、基本的には、各パッキンリングに設けられている複数のフィン部材２６Ａを一律に（揃って）駆動制御するものであるが、複数のフィン部材２６Ａの一本一本を個別に駆動制御するようにして更にきめ細かな蒸気流量制御を行うようにすることも可能である。

１：高圧蒸気タービン
２：グランド部
３：低圧蒸気タービン
４：グランド部
５：主蒸気管
６：主蒸気供給調節弁
７：補助蒸気管
８：補助蒸気供給調節弁
９：シール蒸気供給母管
１０：シール蒸気供給管
１１：シール蒸気供給管
１２：リーク蒸気排出管
１３：リーク蒸気排出管
１４：リーク蒸気排出母管
１５：グランド蒸気復水器
１６：ファン
１７：リークオフ抽出管
１８：リークオフ管
１９：調節弁
２０：調節弁
２１：給水加熱器
２２：復水器
２３：ロータ
２３ａ：ロータ周面
２４：リング本体
２５：嵌合リング
２６，２６ａ：フィン部材
２７：流路
２８：流路
２９：流路
３０：パッキンリング駆動制御手段
３１：圧力検出器
３２：係合ピン
３３：取付板
３３ａ：孔部
３４：押圧座
３５：支持棒
３６：バネ部材
３７：フィン駆動制御手段
ＧＰ：グランドパッキン
ＰＲ1〜ＰＲ4：第１〜第４のパッキンリング
Ｇ1〜Ｇ3：間隙
Ｒ1a：固定リング
Ｒ1b：可動リング
Ｒ1c：第１の可動リング
Ｒ1d：第２の可動リング
SSH：スチームシールヘッダ
SPL：スチームパッキンリークオフ
SPE：スチームパッキンエグゾースト

Claims

主蒸気管又は補助蒸気管のいずれからの蒸気も導入可能なシール蒸気供給母管と、
前記シール蒸気供給母管からのシール蒸気を高圧蒸気タービン及び低圧蒸気タービンの各グランド部に供給するシール蒸気供給管と、
前記高圧蒸気タービン及び低圧蒸気タービンの各グランド部からのリーク蒸気をグランド蒸気復水器へ排出するリーク蒸気排出管と、
前記高圧蒸気タービンのグランド部からの余剰蒸気を給水加熱器及び復水器へ送出するリークオフ抽出管と、
を備え、しかも前記高圧蒸気タービンのグランド部の圧力が所定レベル以上に上昇した場合に、このグランド部からのリーク蒸気を、高圧蒸気タービン用の前記シール蒸気供給管、前記シール蒸気供給母管、及び低圧蒸気タービン用の前記シール蒸気供給管を経由して前記低圧蒸気タービンのグランド部へシール蒸気として供給することが可能な蒸気タービンシステムにおいて、
前記高圧蒸気タービンのロータ周面に対して離間接近可能に配設された複数のパッキンリングにより構成されるグランドパッキンと、
前記シール蒸気供給管又は前記低圧蒸気タービンのグランド部の圧力変化に応じて、前記複数のパッキンリングのそれぞれを前記ロータ周面に対して離間又は接近する方向に個別に駆動制御するパッキンリング駆動制御手段と、
を備えたことを特徴とする高圧蒸気タービンのグランドシール装置。
前記複数のパッキンリングは、グランド部から前記リーク蒸気排出管への蒸気量を増減するための第１のパッキンリング、グランド部から前記シール蒸気供給管への蒸気量を増減するための第２のパッキンリング、グランド部から前記リークオフ抽出管への蒸気量を増減するための第３のパッキンリングを含んで構成されており、
前記パッキンリング駆動制御手段は、
前記高圧蒸気タービンのグランド部の圧力が所定レベル以上に上昇した場合であり且つ前記シール蒸気供給管又は前記低圧蒸気タービンのグランド部の圧力が設定値以下のときには、前記第２のパッキンリングを前記ロータ周面に対して離間する方向へ駆動するか、又は、前記第１若しくは第３のパッキンリングを前記ロータ周面に対して接近する方向へ駆動し、
また、前記高圧蒸気タービンのグランド部の圧力が所定レベル以上に上昇した場合であり且つ前記シール蒸気供給管又は前記低圧蒸気タービンのグランド部の圧力が設定値を超えたときには、前記第２のパッキンリングを前記ロータ周面に対して接近する方向へ駆動するか、又は、前記第１若しくは第３のパッキンリングを前記ロータ周面に対して離間する方向へ駆動する、
ことを特徴とする請求項１記載の高圧蒸気タービンのグランドシール装置。
前記パッキンリングは、グランド部内に固定された半裁状の固定リング部材と、この固定リングに対し変位可能に取り付けられた半裁状の可動リング部材とで形成され、
前記パッキンリング駆動制御手段は、前記半裁状の可動リング部材を前記ロータ周面に対して離間接近する方向へ駆動制御するものである、
ことを特徴とする請求項１又は２記載の高圧蒸気タービンのグランドシール装置。
前記パッキンリングは、グランド部内に変位可能に配設された半裁状の第１及び第２の可動リング部材により形成され、
前記パッキンリング駆動制御手段は、前記半裁状の第１及び第２の可動リング部材を前記ロータ周面に対して離間接近する方向へ駆動制御するものである、
ことを特徴とする請求項１又は２記載の高圧蒸気タービンのグランドシール装置。
前記グランドパッキンを構成する複数のパッキンリングのそれぞれは、前記高圧蒸気タービンのロータ周面に対して離間接近可能に取り付けられた複数のフィン部材を有しており、
前記パッキンリング駆動制御手段に代えて、前記シール蒸気供給管又は前記低圧蒸気タービンのグランド部の圧力変化に応じて、前記複数のフィン部材を前記ロータ周面に対して離間又は接近する方向へ各パッキンリング毎に個別に駆動制御するフィン駆動制御手段を用いた、
ことを特徴とする請求項１記載の高圧蒸気タービンのグランドシール装置。