JP2012021445A - Sealing structure for steam turbine and control method therefor - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sealing structure and a control method therefor capable of improving sealing performance between a rotating part and a fixed part, preventing fins from being damaged, and preventing increases in the amount of steam leakage from any of clearances newly formed by further abrasion of an abradable material.SOLUTION: The sealing structure is provided in which free-cutting spacers 28 on a sealing base plate 25 side and sealing fins 24 on a rotor 18 side are configured to be opposed to each other, and the sealing base plate 25 is disposed so as to be movable in an axial direction of the rotor 18. When a load of a steam turbine 3 increases, a pressure head 30 moves in an axial steam-pressure loading direction of the rotor 18 and the sealing base plate 25 connected to the pressure head 30 moves in the axial steam-pressure loading direction. Since the free-cutting spacers 28 at positions opposed to those of the sealing fins 24 existing after the movement of the sealing base plate are maintained in a non-contact state, clearances between the sealing fins 24 and the free-cutting spacers 28 are dimensionally minimized.

Description

本発明は、蒸気タービンのシール構造に関する。   The present invention relates to a seal structure for a steam turbine.

ボイラ等が発生する蒸気でタービン(蒸気タービン)を回転して発電する発電プラントの場合、蒸気タービンは蒸気の流れの上流側から、高圧タービン,中圧タービン、及び低圧タービンを備え、低圧タービンを回転させた蒸気は、排気室を経由して復水器に導入され、復水器で凝縮されて給水となり蒸気発生器に還流する。   In the case of a power plant that generates electricity by rotating a turbine (steam turbine) with steam generated by a boiler, the steam turbine includes a high-pressure turbine, an intermediate-pressure turbine, and a low-pressure turbine from the upstream side of the steam flow. The rotated steam is introduced into the condenser via the exhaust chamber, is condensed in the condenser, becomes feed water, and returns to the steam generator.

このような発電プラントを構成する蒸気タービンは、ケーシングの内側に固定される静翼が、ロータと一体に回転する動翼と動翼の間に配置され、静翼と動翼とからなる段落が形成される。   In a steam turbine constituting such a power plant, a stationary blade fixed to the inside of a casing is arranged between a moving blade and a moving blade that rotate integrally with a rotor, and a paragraph composed of the stationary blade and the moving blade is provided. It is formed.

ケーシングの内部に導入された蒸気は、蒸気タービンのケーシングの内部を流れ、静翼と、ケーシングに回転自在に支持されるロータに固定される動翼との間を交互に通りながら膨張し、ロータを回転させる。ロータの最も下流に備わる動翼、すなわち最終段の動翼を通過した蒸気は、ケーシングの外に排気されるように構成される。   The steam introduced into the casing flows inside the casing of the steam turbine, and expands while alternately passing between the stationary blade and the moving blade fixed to the rotor that is rotatably supported by the casing. Rotate. The moving blade provided on the most downstream side of the rotor, that is, the steam that has passed through the moving blade in the final stage is configured to be discharged out of the casing.

より詳細には、静翼はケーシングの内側に設置されるダイアフラム内に固定されることが多く、動翼はロータ外面上に設置固定されてロータと一体に回転する構造となる。保守容易性の観点からケーシングとダイアフラムは上下二分割とする構造が多く用いられる。   More specifically, the stationary blade is often fixed in a diaphragm installed inside the casing, and the moving blade is installed and fixed on the outer surface of the rotor so as to rotate integrally with the rotor. From the viewpoint of ease of maintenance, the casing and the diaphragm are often divided into two parts.

このような蒸気タービンにおいては、蒸気が動翼を回転させることでロータを回転させることから、蒸気を効率よく使用するために、例えば静翼を含有してケーシング内に保持されるダイアフラムとロータとの間や、動翼先端とケーシングとの間など、固定部と回転部との間のクリアランスからの蒸気の漏れをできるだけ少なくするように、固定部と回転部の間のシール性能を向上することが要求される。   In such a steam turbine, the steam rotates the rotor blades to rotate the rotor. Therefore, in order to use the steam efficiently, for example, a diaphragm and a rotor that contain a stationary blade and are held in a casing Improve the sealing performance between the fixed part and the rotating part so as to minimize the leakage of steam from the clearance between the fixed part and the rotating part, such as between the rotor blade tip and the casing. Is required.

しかしながら、シール性能向上のために、回転部と固定部の間のクリアランスが小さくなるようにすると、シールフィンとロータが接触し、フィンが破損するという問題が生じ易くなる。これにより蒸気の漏れが増加するという問題が生じる。   However, if the clearance between the rotating part and the fixed part is reduced to improve the sealing performance, the problem that the seal fin and the rotor come into contact with each other and the fin is damaged easily occurs. This causes the problem of increased steam leakage.

回転部と固定部との間でフィンが接触する原因としては、ケーシングやダイアフラムなどの熱変形が考えられている。運転時にケーシングの上下の保温状態が異なるため温度差が生じ下側に対し上側の方がより大きく伸び猫背とよばれる熱曲げ変形が生じることは良く知られている。これにより、ロータ(回転部)に対してケーシング(固定部)位置が相対的に上昇し、フィンが接触する一因となる。   As a cause of contact of the fins between the rotating part and the fixed part, thermal deformation of a casing, a diaphragm or the like is considered. It is well known that a thermal difference occurs between the top and bottom of the casing during operation, so that a temperature difference occurs and the upper side is larger than the lower side, and the thermal bending deformation called the dorsum is generated. Thereby, a casing (fixed part) position raises relatively with respect to a rotor (rotating part), and becomes a cause which a fin contacts.

ダイアフラムの半径方向に温度差を生じ内周温度が外周温度より高くなることにより、ダイアフラム外周より内周が伸びる。この熱伸びによりダイアフラムは曲げ変形を起こし、下側のダイアフラム内周面位置は外周分割面の端部位置に対し相対的に上昇する。下側のダイアフラムは外周分割面の端部がケーシング内側に固定されており、下側のダイアフラム内周位置はケーシング位置に対し相対的に上昇する。結局ロータ(回転部)に対してダイアフラム(固定部)が相対的に上昇し、フィンが接触する一因となる。   A temperature difference is generated in the radial direction of the diaphragm, and the inner peripheral temperature becomes higher than the outer peripheral temperature, so that the inner periphery extends from the outer periphery of the diaphragm. Due to this thermal elongation, the diaphragm undergoes bending deformation, and the position of the inner peripheral surface of the lower diaphragm rises relative to the end position of the outer peripheral dividing surface. In the lower diaphragm, the end of the outer peripheral dividing surface is fixed to the inside of the casing, and the inner peripheral position of the lower diaphragm rises relative to the casing position. Eventually, the diaphragm (fixed part) rises relative to the rotor (rotating part), which contributes to the contact of the fins.

近年の蒸気タービン運転では立ち上げ時間の短縮化が要求されており、従来より短時間で蒸気温度を高め、流量を増やすことが行われるようになってきている。特にこの場合にはダイアフラムの半径方向に温度差が発生しやすく熱変形が起こりやすくなる。   In recent years, steam turbine operation has been required to shorten the start-up time, and the steam temperature is increased and the flow rate is increased in a shorter time than before. Particularly in this case, a temperature difference tends to occur in the radial direction of the diaphragm, and thermal deformation easily occurs.

この熱変形によりロータ(回転部)に対してケーシング(固定部)位置が相対的に上昇し、フィンが接触する一因となる。   This thermal deformation raises the position of the casing (fixed part) relative to the rotor (rotating part), which contributes to contact of the fins.

かかる問題に対応するため、従来、ロータなどの回転部とダイアフラムなどの固定部との間に、フィン(シールフィン)を有するラビリンスシール装置を備え、さらにフィンと対向する位置に切削性に優れる快削性金属による部材(アブレイダブル材)を用いたシール装置の技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に開示される技術によると、フィンとアブレイダブル材とが接触しても、フィンによってアブレイダブル材が切削されるため、フィンの損傷を防止し、蒸気の漏れ増加量を少なくできるなどの効果がある。   In order to cope with such a problem, a labyrinth seal device having fins (seal fins) is conventionally provided between a rotating part such as a rotor and a fixed part such as a diaphragm, and a comfortable cutting performance is provided at a position facing the fins. A technology of a sealing device using a machinable metal member (abradable material) is disclosed (for example, see Patent Document 1). According to the technique disclosed in Patent Document 1, even if the fin and the abradable material come into contact with each other, the abradable material is cut by the fin, so that the fin is prevented from being damaged and the increase in steam leakage is reduced. There are effects such as being able to.

特開2002−228013号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-228013

しかしながら、シール性能向上のために、回転部と固定部との間のクリアランスが極力小さくなるようにフィンとアブレイダブル材を配置すると、フィンとアブレイダブル材の接触が多くなってアブレイダブル材が快削されるため、快削された分のクリアランスが増加する。快削によりクリアランスが増加するため、増加したクリアランスからの蒸気の漏れ量が増加することとなる。上記特許文献1では、アブレイダブル材が快削されることにより増加したクリアランスからの蒸気の漏れ量の増加については考慮されていない。   However, if the fin and the abradable material are arranged so that the clearance between the rotating part and the fixed part becomes as small as possible to improve the sealing performance, the contact between the fin and the abradable material increases and the abradable material Since the material is free-cutting, the clearance for the free-cutting increases. Since the clearance increases due to free cutting, the amount of steam leakage from the increased clearance increases. In Patent Document 1, an increase in the amount of steam leakage from the clearance that is increased by free-cutting the abradable material is not considered.

また、フィンとアブレイダブル材の接触を防止するため、フィンとアブレイダブル材の間のクリアランスを大きくすると、回転部と固定部の間のクリアランスが大きくなり蒸気の漏れが大きくなるため、蒸気タービンのタービン効率の向上が望めなくなる。そこで、本発明は、さらにアブレイダブル材が快削されて、増加したクリアランスからの蒸気の漏れ量増加を防止でき、シール性能を向上することができ、蒸気タービンのタービン効率を向上できるシール構造を提供することを課題とする。   Also, if the clearance between the fin and the abradable material is increased in order to prevent contact between the fin and the abradable material, the clearance between the rotating part and the fixed part will increase and steam leakage will increase. Improve turbine efficiency of the turbine. Accordingly, the present invention further provides a seal structure in which the abradable material is further machined to prevent an increase in the amount of steam leakage from the increased clearance, to improve the sealing performance, and to improve the turbine efficiency of the steam turbine. It is an issue to provide.

前記課題を解決するため、本発明は蒸気タービンの回転部と固定部の両方またはいずれか一方にシールフィンを備え、シールフィンと対向する回転部または固定部に快削性金属を用いたスペーサを備えるシール構造であって、固定部に備えられたシールフィンまたはスペーサは駆動装置により回転部に対してロータ軸方向に移動可能なシール装置としたことを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is provided with a seal fin in a rotating part and / or a fixed part of a steam turbine, and a spacer using free-cutting metal in the rotating part or the fixed part facing the seal fin. The seal structure is provided with a seal fin or spacer provided in the fixed portion, wherein the seal device is movable in the rotor axial direction with respect to the rotating portion by the driving device.

本発明によると、アブレイダブル材が快削されてもクリアランスの増加が無く、クリアランスからの蒸気漏れ量増加を防止し、シール性能を向上でき、蒸気タービンのタービン効率を向上できる。   According to the present invention, even if the abradable material is free-cutting, there is no increase in clearance, an increase in the amount of steam leakage from the clearance can be prevented, the sealing performance can be improved, and the turbine efficiency of the steam turbine can be improved.

本実施形態に係る蒸気タービンを備える発電プラントの概略系統図である。It is a schematic system diagram of a power plant provided with the steam turbine concerning this embodiment. 本実施形態に係る蒸気タービンの一部拡大図である。It is a partial enlarged view of the steam turbine concerning this embodiment. 図2のラビリンスシール拡大図である。It is a labyrinth seal enlarged view of FIG. 図3に示した本実施形態の効果を説明する図である。It is a figure explaining the effect of this embodiment shown in FIG. その他のラビリンスシール拡大図である。It is another labyrinth seal enlarged view. 図5に示した本実施形態の効果を説明する図である。It is a figure explaining the effect of this embodiment shown in FIG. その他のラビリンスシール拡大図である。It is another labyrinth seal enlarged view. 動翼の先端を示す概略図である。It is the schematic which shows the front-end | tip of a moving blade. 駆動用蒸気を高圧蒸気供給源から与圧室に流入して受圧ヘッドを移動するラビリンスシール装置の一構成例を示す概略図である。It is the schematic which shows one structural example of the labyrinth seal apparatus which flows in a pressure receiving chamber by flowing driving steam into a pressurized chamber from a high pressure steam supply source.

以下、本発明を実施するための形態について、適宜図を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.

図1は、本実施形態に係る蒸気タービンを備える発電プラントの一例を示す概略系統図である。図1に示すように、発電プラント1は、ボイラ2と、蒸気タービン3(高圧タービン11,中圧タービン12、及び低圧タービン13),発電機4,復水器5などを備えている。そして、低圧タービン13のロータ6は発電機4の駆動軸7に連結され、低圧タービン13の回転によって発電機4が駆動され発電される構成である。   FIG. 1 is a schematic system diagram illustrating an example of a power plant including a steam turbine according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the power plant 1 includes a boiler 2, a steam turbine 3 (a high pressure turbine 11, an intermediate pressure turbine 12, and a low pressure turbine 13), a generator 4, a condenser 5, and the like. The rotor 6 of the low-pressure turbine 13 is connected to the drive shaft 7 of the generator 4, and the generator 4 is driven by the rotation of the low-pressure turbine 13 to generate power.

ボイラ2は蒸気発生器であって、再熱器8が収納されており、配管9を介して高圧タービン11の入口側に接続されている。高圧タービン11の出口側は配管10を介してボイラ2の再熱器8に接続される。再熱器8は配管14を介して中圧タービン12の入口側に接続され、中圧タービン12の出口側は配管47を介して低圧タービン13の入口側に接続されている。   The boiler 2 is a steam generator, in which a reheater 8 is accommodated, and is connected to the inlet side of the high-pressure turbine 11 via a pipe 9. The outlet side of the high pressure turbine 11 is connected to the reheater 8 of the boiler 2 through the pipe 10. The reheater 8 is connected to the inlet side of the intermediate pressure turbine 12 via a pipe 14, and the outlet side of the intermediate pressure turbine 12 is connected to the inlet side of the low pressure turbine 13 via a pipe 47.

配管9と配管14には調節弁Bが備わり、それぞれ、高圧タービン11及び中圧タービン12に流入する蒸気Stの量を制御するための制御弁として機能する。これらの調節弁Bは、制御装置15によって制御され、高圧タービン11及び中圧タービン12に流入する蒸気Stの量が制御される。   The piping 9 and the piping 14 are provided with a control valve B, which functions as a control valve for controlling the amount of steam St flowing into the high-pressure turbine 11 and the intermediate-pressure turbine 12, respectively. These control valves B are controlled by the control device 15 to control the amount of steam St flowing into the high-pressure turbine 11 and the intermediate-pressure turbine 12.

ボイラ2で発生した蒸気Stは、高圧タービン11,中圧タービン12を介して低圧タービン13に流入し、低圧タービン13に備わるロータ6を回転させる。ロータ6を回転して低圧タービン13から排気された蒸気Stは、排気室48を介して復水器5で凝縮されて水(給水)となった後、給水加熱器16に送り込まれて、給水加熱器16で加熱され、更に他の給水加熱器や高圧給水ポンプなどを経由して蒸気発生器であるボイラ2に再度導入される。   The steam St generated in the boiler 2 flows into the low-pressure turbine 13 via the high-pressure turbine 11 and the intermediate-pressure turbine 12 and rotates the rotor 6 provided in the low-pressure turbine 13. The steam St exhausted from the low-pressure turbine 13 by rotating the rotor 6 is condensed in the condenser 5 through the exhaust chamber 48 to become water (feed water), and then sent to the feed water heater 16 to supply water. It is heated by the heater 16 and is reintroduced into the boiler 2 that is a steam generator via another feed water heater, a high-pressure feed water pump, or the like.

図2に示すように、蒸気タービン3には、ロータ18の外周に沿った方向に固定される複数の動翼17,17,・・・が、軸方向に複数列配置されている。   As shown in FIG. 2, in the steam turbine 3, a plurality of moving blades 17, 17,... Fixed in the direction along the outer periphery of the rotor 18 are arranged in a plurality of rows in the axial direction.

さらに、ロータ18及び動翼17を内包するケーシング19と、ケーシング19にノズルダイヤフラム外輪20を介して固定される複数の静翼21,21,・・・が備わる。そして、静翼21と動翼17は、ロータ18の軸方向に交互に配置され、段落が形成される。ロータ18は、周方向に回転する。   Further, a casing 19 containing the rotor 18 and the moving blade 17 and a plurality of stationary blades 21, 21... Fixed to the casing 19 via a nozzle diaphragm outer ring 20 are provided. The stationary blades 21 and the moving blades 17 are alternately arranged in the axial direction of the rotor 18 to form a paragraph. The rotor 18 rotates in the circumferential direction.

ボイラ2で発生した蒸気Stは蒸気タービン3のケーシング19の内部に流入すると、減圧及び膨張しながら静翼21と動翼17の間を交互に通るように流通し、ロータ18を回転させる。   When the steam St generated in the boiler 2 flows into the casing 19 of the steam turbine 3, the steam St circulates alternately between the stationary blades 21 and the moving blades 17 while depressurizing and expanding, and rotates the rotor 18.

そして、ロータ18の最も下流に備わる動翼17、すなわち最終段の動翼17を通過した蒸気Stはケーシング19の外部に排気されるように構成される。   The moving blade 17 provided on the most downstream side of the rotor 18, that is, the steam St that has passed through the moving blade 17 in the final stage is configured to be exhausted to the outside of the casing 19.

このように構成される蒸気タービン3においては、ケーシング19の内部を流通する蒸気Stで効率よくロータ18を回転するため、回転部であるロータ18及び動翼17と、固定部であるケーシング19及び静翼21の間のシール性能を向上し、回転部と固定部の間のクリアランスから漏れる蒸気St(漏れ蒸気)の量を抑制することが要求される。   In the steam turbine 3 configured in this manner, the rotor 18 is efficiently rotated by the steam St flowing inside the casing 19, so that the rotor 18 and the moving blades 17 that are rotating parts, the casing 19 that is a fixed part, and It is required to improve the sealing performance between the stationary blades 21 and suppress the amount of steam St (leakage steam) leaking from the clearance between the rotating part and the fixed part.

例えば、ロータ18の回転に対する回転抵抗を軽減するために、静翼21の先端に備わるノズルダイヤフラム内輪22とロータ18の間にクリアランスを設ける場合があるが、このクリアランスは静翼21に流入する蒸気Stの漏れ蒸気の原因となる。   For example, in order to reduce the rotational resistance against the rotation of the rotor 18, a clearance may be provided between the nozzle diaphragm inner ring 22 provided at the tip of the stationary blade 21 and the rotor 18, and this clearance is the steam flowing into the stationary blade 21. It causes St leaking steam.

そして、漏れ蒸気となる蒸気Stは、ロータ18の回転に寄与しないことから、漏れ蒸気の量が多くなると、蒸気タービン3のタービン効率が低下することになる。したがって、蒸気タービン3のタービン効率を向上するためには、漏れ蒸気の量を少なくすることが好適である。   Since the steam St that becomes the leaked steam does not contribute to the rotation of the rotor 18, the turbine efficiency of the steam turbine 3 decreases when the amount of the leaked steam increases. Therefore, in order to improve the turbine efficiency of the steam turbine 3, it is preferable to reduce the amount of leaked steam.

このため、ノズルダイヤフラム内輪22とロータ18の間に、ラビリンスシール装置23などのシール装置を組み込んでロータ18と静翼21の間のクリアランスを小さくする構成が一般的である。この構成によってロータ18と静翼21の間のシール性能を向上し、漏れ蒸気の量を少なくできる。   For this reason, a configuration in which a clearance between the rotor 18 and the stationary blade 21 is generally reduced by incorporating a seal device such as a labyrinth seal device 23 between the nozzle diaphragm inner ring 22 and the rotor 18 is common. With this configuration, the sealing performance between the rotor 18 and the stationary blade 21 can be improved, and the amount of leaked steam can be reduced.

図3に示すように、本実施形態に係るハイロー型のラビリンスシール装置23のロータ18側には、固定した複数のシールフィン24・・・が備わっている。   As shown in FIG. 3, a plurality of fixed seal fins 24... Are provided on the rotor 18 side of the high / low type labyrinth seal device 23 according to the present embodiment.

ノズルダイヤフラム内輪22のシール基板25には、ロータ18の軸方向に並んで周方向に形成される複数のハイ部26,ロー部27を所定間隔で設けている。   A plurality of high portions 26 and low portions 27 formed in the circumferential direction along the axial direction of the rotor 18 are provided on the seal substrate 25 of the nozzle diaphragm inner ring 22 at predetermined intervals.

そして、シール基板25側のハイ部26、ロー部27とロータ18側のシールフィン24を、ロータ18の軸方向に向き合うように配置する。   Then, the high portion 26 and the low portion 27 on the seal substrate 25 side and the seal fin 24 on the rotor 18 side are arranged so as to face each other in the axial direction of the rotor 18.

このように、複数のシールフィン24・・・が備わるラビリンスシール装置23が構成される。   In this way, the labyrinth seal device 23 including a plurality of seal fins 24 is configured.

従来、シール基板25側のハイ部26,ロー部27、及びロータ18側のシールフィン24は非接触に構成される。この構成によって、シールフィン24とシール基板25の間には微小なクリアランスが生じ、ロータ18の回転に対する回転抵抗が軽減される。   Conventionally, the high portion 26 and the low portion 27 on the seal substrate 25 side and the seal fin 24 on the rotor 18 side are configured in a non-contact manner. With this configuration, a minute clearance is generated between the seal fin 24 and the seal substrate 25, and rotational resistance to rotation of the rotor 18 is reduced.

しかしながら、これらのクリアランスを通過する蒸気Stは、ロータ18の回転に寄与することなく漏れ蒸気となる。そして、漏れ蒸気によって蒸気漏洩損失が発生し、蒸気タービン3のタービン効率が低下する。   However, the steam St passing through these clearances becomes leaked steam without contributing to the rotation of the rotor 18. And a steam leakage loss generate | occur | produces with leaking steam, and the turbine efficiency of the steam turbine 3 falls.

そこで、本実施形態においては、ロータ18側のシールフィン24とシール基板25の間に、快削性金属からなる快削性スペーサ28(スペーサ)が取り付けられる。   Therefore, in this embodiment, a free-cutting spacer 28 (spacer) made of a free-cutting metal is attached between the seal fin 24 on the rotor 18 side and the seal substrate 25.

さらに、快削性スペーサ28が備わるシール基板25が、ロータ18の軸方向に移動可能に備わることを特徴とする。   Further, the sealing substrate 25 provided with the free-cutting spacer 28 is provided so as to be movable in the axial direction of the rotor 18.

この構成によって、固定部である静翼21(図2参照)に備わる快削性スペーサ28は、回転部であるロータ18に対して軸方向に移動可能となる。   With this configuration, the free-cutting spacer 28 provided in the stationary blade 21 (see FIG. 2) that is a fixed portion can move in the axial direction with respect to the rotor 18 that is a rotating portion.

なお、シール基板25に、快削性スペーサ28を取り付ける方法は限定されるものではなく、例えばロウ付けなどによって固定すればよい。   The method for attaching the free-cutting spacer 28 to the seal substrate 25 is not limited, and may be fixed by brazing, for example.

本実施形態に係る快削性スペーサ28を形成する快削性金属は、切削性に優れている素材(アブレイダブル材)であり、例えば、シール基板25側の快削性スペーサ28とロータ18側のシールフィン24の先端とが接触した状態(接触状態)でロータ18が回転した場合、例えば、図4に示すように快削性スペーサ28が削られてシールフィン24は損傷しない。   The free-cutting metal forming the free-cutting spacer 28 according to the present embodiment is a material (abradable material) excellent in machinability. For example, the free-cutting spacer 28 and the rotor 18 on the seal substrate 25 side. When the rotor 18 rotates with the tip of the side seal fin 24 in contact (contact state), for example, as shown in FIG. 4, the free-cutting spacer 28 is scraped and the seal fin 24 is not damaged.

ここで、本実施例の理解を容易にするため、従来の技術及びその問題点を図面を用いて説明する。   Here, in order to facilitate understanding of the present embodiment, a conventional technique and its problems will be described with reference to the drawings.

シールフィン24に対向する位置に、例えばアブレイダブル材など切削性に優れた素材からなるスペーサを備える従来技術では、図4(a)に示すように快削性スペーサ28とシールフィン24との接触により、快削性スペーサ28が削られシールフィン24上に初期設定より大きなクリアランスを生じることとなる。このように接触によりクリアランスが増大した場合には、このクリアランスの増加分に応じてシール部に蒸気の漏れ量が増加するため、漏れ量の増加により蒸気タービンのタービン効率が低下するという問題が発生する。   In the prior art provided with a spacer made of a material having excellent machinability, such as an abradable material, at a position facing the seal fin 24, the free-cutting spacer 28 and the seal fin 24 are provided as shown in FIG. As a result of the contact, the free-cutting spacer 28 is cut and a clearance larger than the initial setting is generated on the seal fin 24. When the clearance is increased due to the contact in this way, the amount of steam leakage increases in the seal portion in accordance with the increase in the clearance, resulting in a problem that the turbine efficiency of the steam turbine decreases due to the increase in the amount of leakage. To do.

すなわち、以下のような問題を生じる。タービン組み立て時の(1)初期の状態に対して、蒸気を少量蒸気タービン内に流入させると、ダイアフラムの熱変形,ケーシング熱変形やロータ熱伸びなどにより快削性スペーサ28とシールフィン24が(2)接触を開始し、時間経過して熱的に安定した後に(3)接触終了し、(4)定常負荷位置に至るという快削性スペーサ28とシールフィン24との接触のプロセスが想定される。熱的に安定した状態になり定常運転を実施すべく高温・高圧の蒸気Stを蒸気タービン内に流入させて安定的な発電を実施することが可能となる。この場合の隙間は図4(a)に示すようにタービン組み立て時の(1)初期の状態の隙間に対して著しく増加することとなる。   That is, the following problems occur. (1) When the turbine is assembled, when a small amount of steam is introduced into the steam turbine with respect to the initial state, the free-cutting spacer 28 and the seal fin 24 (due to thermal deformation of the diaphragm, thermal deformation of the casing, thermal expansion of the rotor, etc.) 2) The process of contact between the free-cutting spacer 28 and the seal fin 24 is assumed in which contact is started and thermally stabilized after a lapse of time, (3) contact is terminated, and (4) a steady load position is reached. The It becomes possible to perform stable power generation by allowing high-temperature and high-pressure steam St to flow into the steam turbine in order to achieve a stable operation in a thermally stable state. As shown in FIG. 4A, the gap in this case is remarkably increased with respect to the gap in the initial state when the turbine is assembled (1).

これにより、定常運転時のシールの漏れ量が増加し、タービン効率が低下するという問題が発生することとなる。   As a result, there is a problem that the amount of seal leakage during steady operation increases and the turbine efficiency decreases.

以上が、従来技術の問題点である。再度、本実施形態の説明に戻る。   The above is the problem of the prior art. Returning to the description of the present embodiment again.

本実施形態においては、快削性スペーサ28は、回転部であるロータ18に対して軸方向に移動可能に構成されている。例えば、図4(b)に示すように、熱的に安定した状態になり接触終了後に定常運転を実施すべく高温・高圧の蒸気Stを蒸気タービン内に流入させた場合、快削性スペーサ28は、回転部であるロータ18に対して軸方向に移動する。移動後のシールフィン24位置に対向する位置にある快削性スペーサ28は未接触状態が保たれているため、シールフィン24上のクリアランスは初期状態の隙間に対して同等となる。すなわち、例え快削性スペーサ28の表面が接触により快削されても、定常運転時のシールの隙間を初期状態の隙間と同等とすることが可能になるため、漏れ量の増加は無くなりタービン効率を高いまま保つことが可能となる。   In the present embodiment, the free-cutting spacer 28 is configured to be movable in the axial direction with respect to the rotor 18 that is a rotating portion. For example, as shown in FIG. 4B, when a high-temperature and high-pressure steam St is caused to flow into the steam turbine so as to perform a steady operation after the contact is finished after the contact is completed, the free-cutting spacer 28 is used. Moves in the axial direction with respect to the rotor 18 which is a rotating part. Since the free-cutting spacer 28 at the position facing the position of the seal fin 24 after the movement is kept in a non-contact state, the clearance on the seal fin 24 is equal to the gap in the initial state. That is, even if the surface of the free-cutting spacer 28 is free-cut by contact, the seal gap during steady operation can be made equal to the gap in the initial state. Can be kept high.

このようにロータ18側のシールフィン24とシール基板25の間に、快削性スペーサ28(スペーサ)が取り付けられ、快削性スペーサ28が備わるシール基板25が、ロータ18の軸方向に移動可能に備わることで、シールフィン24と快削性スペーサ28が接触する場合であっても、定常運転時のシールの漏れ量が増加し、タービン効率が低下する問題が発生する事態にならない。したがって、快削性スペーサ28の表面が接触に快削されても、漏れ量の増加は無くなりタービン効率を高いまま保つことが可能となるという優れた効果を奏する。   Thus, the free-cutting spacer 28 (spacer) is attached between the seal fin 24 on the rotor 18 side and the sealing substrate 25, and the sealing substrate 25 provided with the free-cutting spacer 28 can move in the axial direction of the rotor 18. As a result, even if the seal fin 24 and the free-cutting spacer 28 are in contact with each other, the amount of seal leakage during steady operation increases, and the problem of lowering turbine efficiency does not occur. Therefore, even if the surface of the free-cutting spacer 28 is free-cut to contact, the leakage amount does not increase and the turbine efficiency can be kept high.

さらに、本実施形態に係るシール基板25は、ロータ18に対してロータ軸方向に移動可能に備わっている。図3に示すように、ノズルダイヤフラム内輪22には、中空の与圧室29が形成され、与圧室29内には、ロータ18に対してロータ軸方向に往復動する受圧ヘッド30が備わっている。受圧ヘッド30は、戻りバネ31(付勢手段)で弾性支持され、戻りバネ31によって、蒸気圧の押し込み方向と逆方向に、相当の付勢力で付勢されている。   Furthermore, the seal substrate 25 according to the present embodiment is provided so as to be movable in the rotor axial direction with respect to the rotor 18. As shown in FIG. 3, a hollow pressurizing chamber 29 is formed in the nozzle diaphragm inner ring 22, and a pressure receiving head 30 that reciprocates in the rotor axial direction with respect to the rotor 18 is provided in the pressurizing chamber 29. Yes. The pressure receiving head 30 is elastically supported by a return spring 31 (biasing means), and is urged by the return spring 31 with a considerable urging force in a direction opposite to the pushing direction of the vapor pressure.

与圧室29は、蒸気通路46によってノズルダイヤフラム内輪22の外側と連通し、ノズルダイヤフラム内輪22の外側を流通する蒸気Stが与圧室29に流入するように構成される。そして、蒸気Stの圧力が受圧ヘッド30に作用したとき、受圧ヘッド30は蒸気圧力により押し込まれロータ軸方向に移動するように構成される。   The pressurizing chamber 29 is configured to communicate with the outside of the nozzle diaphragm inner ring 22 through the steam passage 46, so that the steam St flowing outside the nozzle diaphragm inner ring 22 flows into the pressurizing chamber 29. When the pressure of the steam St acts on the pressure receiving head 30, the pressure receiving head 30 is pushed by the steam pressure and moves in the rotor axial direction.

受圧ヘッド30には内周側先端部にシール基板25が取り付けられる。さらに受圧ヘッド30にはガイド32が備わっている。ガイド32は、ノズルダイヤフラム内輪22の内部に突出するガイド受け33と接触し、受圧ヘッド30とシール基板25で受ける蒸気圧のモーメントにより、受圧ヘッド30とシール基板25が回転し不安定な姿勢となることを防ぎ、ロータ軸方向にスムーズに往復動することを可能とする。   A seal substrate 25 is attached to the pressure receiving head 30 at the inner circumferential tip. Further, the pressure receiving head 30 is provided with a guide 32. The guide 32 comes into contact with a guide receiver 33 projecting into the nozzle diaphragm inner ring 22, and the pressure receiving head 30 and the seal substrate 25 rotate due to the moment of vapor pressure received by the pressure receiving head 30 and the seal substrate 25. This makes it possible to smoothly reciprocate in the rotor axial direction.

ガイド32は、例えば受圧ヘッド30と一体に形成すればよい。また、受圧ヘッド30シール基板25を取り付ける方法は限定するものではなく、例えば、図示しないスクリューでシール基板25を受圧ヘッド30に固定すればよい。   The guide 32 may be formed integrally with the pressure receiving head 30, for example. The method for attaching the pressure receiving head 30 seal substrate 25 is not limited. For example, the seal substrate 25 may be fixed to the pressure receiving head 30 with a screw (not shown).

そして、受圧ヘッド30,ガイド32、及びシール基板25を含んで可動部が構成される。   The movable portion is configured to include the pressure receiving head 30, the guide 32, and the seal substrate 25.

そして、受圧ヘッド30が、戻りバネ31の付勢力で蒸気圧の押し込み方向と逆側の位置で支持されているとき、シール基板25は蒸気圧の押し込み方向と逆側の位置に移動した状態にある。   When the pressure receiving head 30 is supported by the biasing force of the return spring 31 at a position opposite to the direction in which the vapor pressure is pushed, the seal substrate 25 is moved to a position opposite to the direction in which the vapor pressure is pushed. is there.

本実施形態におけるラビリンスシール装置23は、シール基板25に加え、与圧室29,蒸気通路46,受圧ヘッド30,ガイド32、及び戻りバネ31を含んで構成される。   The labyrinth seal device 23 in this embodiment includes a pressurizing chamber 29, a steam passage 46, a pressure receiving head 30, a guide 32, and a return spring 31 in addition to the seal substrate 25.

そして、ラビリンスシール装置23,シール基板25側の快削性スペーサ28を含んだシール構造が蒸気タービン3に組み込まれることになる。   Then, the seal structure including the labyrinth seal device 23 and the free-cutting spacer 28 on the seal substrate 25 side is incorporated into the steam turbine 3.

ボイラ2で発生する蒸気Stが蒸気タービン3に流入すると、蒸気Stが静翼21と動翼17の間を通るときに、蒸気Stの一部が蒸気通路46を流通して与圧室29に流入する。   When the steam St generated in the boiler 2 flows into the steam turbine 3, when the steam St passes between the stationary blade 21 and the moving blade 17, a part of the steam St flows through the steam passage 46 and enters the pressurized chamber 29. Inflow.

与圧室29に流入する蒸気Stの圧力が受圧ヘッド30を移動させる力(押圧力)が、戻りバネ31の付勢力より小さければ、戻りバネ31は、受圧ヘッド30を蒸気圧の押し込み方向と逆側の位置で支持している。   If the force (pressing force) that moves the pressure receiving head 30 to the pressure of the steam St flowing into the pressurizing chamber 29 is smaller than the biasing force of the return spring 31, the return spring 31 causes the pressure receiving head 30 to move in the direction in which the steam pressure is pushed. It is supported at the opposite position.

例えば、蒸気タービン3(図1参照)に接続される負荷が増大して、蒸気タービン3を流通する蒸気Stの圧力が高くなると、与圧室29に流入する蒸気Stの圧力も高くなる。そして、蒸気Stの圧力による受圧ヘッド30をロータ18の軸方向に移動させる押圧力が、戻りバネ31の付勢力以上になると、受圧ヘッド30は蒸気Stの圧力でロータ18の軸方向に移動し、受圧ヘッド30と接続されるシール基板25が、蒸気圧の押圧軸方向に移動する。   For example, when the load connected to the steam turbine 3 (see FIG. 1) increases and the pressure of the steam St flowing through the steam turbine 3 increases, the pressure of the steam St flowing into the pressurized chamber 29 also increases. When the pressing force for moving the pressure receiving head 30 in the axial direction of the rotor 18 by the pressure of the steam St becomes equal to or greater than the urging force of the return spring 31, the pressure receiving head 30 moves in the axial direction of the rotor 18 by the pressure of the steam St. The seal substrate 25 connected to the pressure receiving head 30 moves in the direction of the pressure axis of the vapor pressure.

受圧ヘッド30が、蒸気圧の押圧方向の停止位置まで移動したときに、ロータ18側シールフィン24上にシール基板25側の未接触状態の快削性スペーサ28の表面を対向させるように構成すると、与圧室29に流入する蒸気Stの圧力が高くなると、互いに対向するシールフィン24と快削性スペーサ28の隙間を初期設定状態にすることができる。
そして、シールフィン24と快削性スペーサ28の間のクリアランスが最小となり、静翼21とロータ18の間のシール性能が向上する。
When the pressure receiving head 30 is moved to the stop position in the vapor pressure pressing direction, the surface of the non-contact free-cutting spacer 28 on the seal substrate 25 side is opposed to the rotor 18 side seal fin 24. When the pressure of the steam St flowing into the pressurizing chamber 29 is increased, the gap between the seal fin 24 and the free-cutting spacer 28 facing each other can be set to the initial setting state.
And the clearance between the seal fin 24 and the free-cutting spacer 28 is minimized, and the sealing performance between the stationary blade 21 and the rotor 18 is improved.

なお、蒸気タービン3内を流通する蒸気Stは、上流から下流に向って膨張して減圧することから、蒸気Stの流れの下流ほど、静翼21のラビリンスシール装置23に備わる戻りバネ31の付勢力を弱くする構成であってもよい。   Note that the steam St flowing through the steam turbine 3 expands from the upstream toward the downstream and depressurizes. Therefore, the return spring 31 provided in the labyrinth seal device 23 of the stationary blade 21 is attached to the downstream of the steam St flow. The structure which weakens power may be sufficient.

そして、このように構成されるシール構造が組み込まれた蒸気タービン3は、蒸気Stの圧力が低い立ち上げ時には、シール基板25側の快削性スペーサ28がロータ18側のシールフィン24に対し蒸気圧の押し込み方向と逆方向位置になる。   In the steam turbine 3 incorporating the seal structure configured as described above, when the steam St pressure is low, the free-cutting spacer 28 on the seal substrate 25 side steams against the seal fin 24 on the rotor 18 side. The position is in the direction opposite to the direction in which the pressure is pushed.

したがって、立ち上げ時の熱的不安定状態においてはシール基板25側の快削性スペーサ28がロータ18側のシールフィン24に対し蒸気圧の押し込み方向と逆方向の位置となり、この位置において、熱変形によりシールフィン24と快削性スペーサ28が接触することがある。   Therefore, in the thermally unstable state at the time of start-up, the free-cutting spacer 28 on the seal substrate 25 side is in a position opposite to the direction in which the vapor pressure is pushed with respect to the seal fin 24 on the rotor 18 side. The seal fin 24 and the free-cutting spacer 28 may come into contact with each other due to deformation.

このとき快削性スペーサ28には接触による凹みを生じるが、快削性スペーサ28と接触するためシールフィン24に損傷は生じない。   At this time, although the free-cutting spacer 28 is dented due to contact, the seal fin 24 is not damaged because of contact with the free-cutting spacer 28.

蒸気タービン3の負荷が増大して蒸気Stの圧力が高くなると、快削性スペーサ28が蒸気圧の押圧軸方向の停止位置まで移動しシールフィン24と快削性スペーサ28の間のクリアランスが最小状態になって、静翼21とロータ18の間のシール性能が向上する。
したがって、蒸気タービン3のタービン効率が向上する。
When the load of the steam turbine 3 increases and the pressure of the steam St increases, the free-cutting spacer 28 moves to a stop position in the pressure axis direction of the steam pressure, and the clearance between the seal fin 24 and the free-cutting spacer 28 is minimized. In this state, the sealing performance between the stationary blade 21 and the rotor 18 is improved.
Therefore, the turbine efficiency of the steam turbine 3 is improved.

蒸気タービン3の負荷を利用する方法として、ラビリンスシール装置を構成するシール基板を周方向に分割し、ロータに対し半径方向に移動可能な構成とすることも考えられる。すなわち、立ち上げ時の熱的不安定状態においては、バネの付勢力を用いてシール基板をロータから半径方向に離反する位置へ押し付け、蒸気タービン3の負荷が増大して蒸気Stの圧力が高くなると蒸気圧の押圧によりシール基板はロータと近接する位置へ移動するように構成する。これにより、立ち上げ時の熱的不安定状態においてはシール基板をロータから離反させてロータとの接触を防止し、蒸気Stの圧力が高まると基板はロータと近接し、シール隙間からの漏れ量を少なくすることができる。   As a method of using the load of the steam turbine 3, it is also conceivable to divide the seal substrate constituting the labyrinth seal device in the circumferential direction so as to be movable in the radial direction with respect to the rotor. That is, in the thermally unstable state at the time of start-up, the sealing substrate is pressed to a position away from the rotor in the radial direction by using the biasing force of the spring, the load of the steam turbine 3 is increased and the pressure of the steam St is increased. In this case, the seal substrate is configured to move to a position close to the rotor by pressing the vapor pressure. As a result, in the thermally unstable state at the time of start-up, the seal substrate is separated from the rotor to prevent contact with the rotor, and when the pressure of the steam St increases, the substrate approaches the rotor and the amount of leakage from the seal gap Can be reduced.

しかし、この構成の場合には、シール基板が半径方向に大きく離反するとシール基板の周方向分割面が大きく開き、多量の蒸気が漏れ、十分な蒸気押圧が得られなくなるという問題を生じ、シール基板の半径方向の移動量をあまり大きくできない。   However, in the case of this configuration, if the seal substrate is greatly separated in the radial direction, the circumferentially divided surface of the seal substrate opens widely, a large amount of steam leaks, and sufficient steam pressure cannot be obtained. The amount of movement in the radial direction cannot be increased too much.

前述したケーシングやダイアフラムなどの熱変形では変形量が大きくなる場合があり、この場合にはロータとの接触を生じ、フィンと対向する位置に快削性スペーサを設置していれば快削性スペーサは快削されてしまう。このため、蒸気Stの圧力が高まりシール基板がロータと近接する位置へ移動してもフィン対向位置の快削性スペーサには快削凹みが生じており、フィン先端部の隙間は結局大きくなり、漏れ量を少なくできなくなる。   The amount of deformation may increase due to the above-described thermal deformation of the casing or diaphragm. In this case, contact with the rotor occurs, and if a free-cutting spacer is installed at a position facing the fin, the free-cutting spacer Will be free-cut. For this reason, even if the pressure of the steam St increases and the seal substrate moves to a position close to the rotor, a free-cutting recess is generated in the free-cutting spacer at the fin-facing position, and the gap at the fin tip portion eventually becomes large, The amount of leakage cannot be reduced.

本発明の場合には受圧ヘッド30とシール基板25の軸方向の移動量に特に問題制限は存在しないため、ロータとケーシング間の伸び差が大きく1cm以上あるような場合でも容易に対応できる。   In the case of the present invention, there is no particular limitation on the amount of axial movement of the pressure receiving head 30 and the seal substrate 25. Therefore, even when there is a large difference in elongation between the rotor and the casing, it can be easily handled.

上記快削性スペーサ28として通気性金属を用いた快削性スペーサ28とすることもできる。通気性金属は、多孔質金属の空間部(ポア)が連結した構造で、内部を気体(蒸気St)が通気できる金属素材である。通気性金属は、切削性に優れている素材であるため、快削性スペーサ28を構成できる。通気性金属を用いた快削性スペーサ28を用いることにより、シールフィン24の破損の防止できるのみならず、シールフィン24と快削性スペーサ28の接触により生じる接触発熱を除去でき、接触発熱による熱変形を防止できる。   The free-cutting spacer 28 may be a free-cutting spacer 28 using a breathable metal. The air-permeable metal is a metal material that has a structure in which porous metal space portions (pores) are connected, and allows gas (vapor St) to pass therethrough. Since the breathable metal is a material excellent in machinability, the free-cutting spacer 28 can be configured. By using the free-cutting spacer 28 using a breathable metal, not only can the seal fin 24 be prevented from being damaged, but also the contact heat generated by the contact between the seal fin 24 and the free-cutting spacer 28 can be removed. Thermal deformation can be prevented.

以上、ラビリンスシール装置23に快削性スペーサ28を取り付ける一構成例、及び、ラビリンスシール装置23を構成するシール基板25が、ロータ18に対し軸方向に移動可能に、ノズルダイヤフラム内輪側22に備えられる一構成例について説明したが、本発明の構成は、これに限定されるものではない。   As described above, the configuration example in which the free-cutting spacer 28 is attached to the labyrinth seal device 23 and the seal substrate 25 constituting the labyrinth seal device 23 are provided on the nozzle diaphragm inner ring side 22 so as to be movable in the axial direction with respect to the rotor 18. Although one configuration example has been described, the configuration of the present invention is not limited to this.

例えば、ラビリンスシール装置23には、図3に示す形状のほか、図5に示すハイロー型のラビリンスシール装置もある。そして、図5に示すハイロー型のラビリンスシール装置にも本発明を適用できる。   For example, the labyrinth seal device 23 includes a high-low labyrinth seal device shown in FIG. 5 in addition to the shape shown in FIG. The present invention can also be applied to the high-low labyrinth seal device shown in FIG.

図5に示す本実施形態においては、シール基板25側のシールフィン34とロータ18のハイ部35,ロー部36上間に、快削性金属からなる快削性スペーサ28(スペーサ)が取り付けられる。   In the present embodiment shown in FIG. 5, a free-cutting spacer 28 (spacer) made of a free-cutting metal is attached between the seal fin 34 on the seal substrate 25 side and the high portion 35 and the low portion 36 of the rotor 18. .

さらに、シールフィン34が備わるシール基板25が、ロータ軸方向に移動可能に備わることを特徴とする。   Further, the seal substrate 25 provided with the seal fins 34 is provided so as to be movable in the rotor axial direction.

本実施形態に係る快削性スペーサ28を形成する快削性金属は、切削性に優れている素材(アブレイダブル材)であり、例えば、シール基板25側のシールフィン34の先端とロータ18側の快削性スペーサ28とが接触した状態でロータ18が回転した場合、例えば、図6に示すように快削性スペーサ28が削られてシールフィン34は損傷しない。   The free-cutting metal forming the free-cutting spacer 28 according to the present embodiment is a material (abradable material) excellent in machinability, for example, the tip of the seal fin 34 on the seal substrate 25 side and the rotor 18. When the rotor 18 rotates with the free-cutting spacer 28 on the side in contact, for example, as shown in FIG. 6, the free-cutting spacer 28 is cut and the seal fins 34 are not damaged.

ここで、本実施例の理解を容易にするため、従来の技術及びその問題点を図面を用いて説明する。   Here, in order to facilitate understanding of the present embodiment, a conventional technique and its problems will be described with reference to the drawings.

シールフィン34に対向する位置に、例えばアブレイダブル材など切削性に優れた素材からなるスペーサを備える従来の技術では、図6(a)に示すように快削性スペーサ28とシールフィン34との接触により、快削性スペーサ28が削られシールフィン34上に初期設定より大きなクリアランスを生じることとなる。このクリアランスの増加分に応じてシール部に蒸気の漏れ量が増加するため、漏れ量の増加により蒸気タービンのタービン効率が低下するという問題が発生する。   In the conventional technology in which a spacer made of a material having excellent machinability such as an abradable material is provided at a position facing the seal fin 34, as shown in FIG. 6A, the free-cutting spacer 28, the seal fin 34, As a result of this contact, the free-cutting spacer 28 is scraped, and a clearance larger than the initial setting is generated on the seal fin 34. Since the amount of steam leakage increases in the seal portion in accordance with the increase in the clearance, there arises a problem that the turbine efficiency of the steam turbine decreases due to the increase in the amount of leakage.

前述したように、以下のような問題を生じる。タービン組み立て時の(1)初期の状態に対して、蒸気を少量蒸気タービン内に流入させると、ダイアフラムの熱変形、ケーシング熱変形やロータ熱伸びなどにより快削性スペーサ28とシールフィン34が(2)接触を開始し、時間経過して熱的に安定した後に(3)接触終了し、(4)定常負荷位置に至るという快削性スペーサ28とシールフィン34との接触のプロセスが想定される。熱的に安定した状態になり定常運転を実施すべく高温・高圧の蒸気Stを蒸気タービン内に流入させて安定的な発電を実施することが可能となる。この場合の隙間は図4(a)に示すようにタービン組み立て時の(1)初期の状態の隙間に対して著しく増加することとなる。   As described above, the following problems occur. (1) When the steam is assembled, when a small amount of steam is introduced into the steam turbine with respect to the initial state, the free-cutting spacer 28 and the seal fin 34 (due to thermal deformation of the diaphragm, thermal deformation of the casing, thermal expansion of the rotor, etc.) 2) The process of contact between the free-cutting spacer 28 and the seal fin 34 is assumed in which the contact is started and thermally stabilized after a lapse of time, (3) the contact is terminated, and (4) the steady load position is reached. The It becomes possible to perform stable power generation by allowing high-temperature and high-pressure steam St to flow into the steam turbine in order to achieve a stable operation in a thermally stable state. As shown in FIG. 4A, the gap in this case is remarkably increased with respect to the gap in the initial state when the turbine is assembled (1).

これにより、定常運転時のシールの漏れ量が増加し、タービン効率が低下するという問題が発生することとなる。以上が、従来技術の問題点である。再度、本実施形態の説明に戻る。   As a result, there is a problem that the amount of seal leakage during steady operation increases and the turbine efficiency decreases. The above is the problem of the prior art. Returning to the description of the present embodiment again.

本実施形態においては、シールフィン34は、ロータ18に対して軸方向に移動可能に構成されている。例えば、図6(b)に示すように、熱的に安定した状態になり接触終了後に定常運転を実施すべく高温・高圧の蒸気Stを蒸気タービン内に流入させた場合シールフィン34は、回転部であるロータ18上の快削性スペーサ28に対して軸方向に移動する。移動後のシールフィン34位置に対向する位置にある快削性スペーサ28は未接触状態が保たれているため、シールフィン34上のクリアランスは初期状態の隙間に対して同等となる。すなわち、例え快削性スペーサ28の表面が接触により快削されても、定常運転時のシールの隙間を初期状態の隙間と同等とすることが可能になるため、漏れ量の増加は無くなりタービン効率を高いまま保つことが可能となる。   In the present embodiment, the seal fin 34 is configured to be movable in the axial direction with respect to the rotor 18. For example, as shown in FIG. 6B, when the high temperature / high pressure steam St is caused to flow into the steam turbine in order to perform the steady operation after the contact is completed after the contact is completed, the seal fin 34 rotates. It moves in the axial direction with respect to the free-cutting spacer 28 on the rotor 18 as a part. Since the free-cutting spacer 28 at the position facing the position of the seal fin 34 after moving is kept in a non-contact state, the clearance on the seal fin 34 is equal to the gap in the initial state. That is, even if the surface of the free-cutting spacer 28 is free-cut by contact, the seal gap during steady operation can be made equal to the gap in the initial state. Can be kept high.

このようにシールフィン34が備わるシール基板25が、ロータ18の軸方向に移動可能に備わることで、シールフィン34と快削性スペーサ28が接触する場合であっても、定常運転時のシールの漏れ量が増加し、タービン効率が低下する問題が発生する事態にならない。したがって、快削性スペーサ28の表面が接触に快削されても、漏れ量の増加は無くなりタービン効率を高いまま保つことが可能となるという優れた効果を奏する。   As described above, the seal substrate 25 provided with the seal fins 34 is provided so as to be movable in the axial direction of the rotor 18, so that even when the seal fins 34 and the free-cutting spacers 28 are in contact with each other, The amount of leakage increases and the problem of lowering turbine efficiency does not occur. Therefore, even if the surface of the free-cutting spacer 28 is free-cut to contact, the leakage amount does not increase and the turbine efficiency can be kept high.

さらに、本実施形態に係るシール基板25は、ロータ18に対して軸方向に移動可能に備わっている。図5に示すように、ノズルダイヤフラム内輪22には、中空の与圧室29が形成され、与圧室29内には、ロータ18に対してロータ軸方向に往復動する受圧ヘッド30が備わっている。受圧ヘッド30は、戻りバネ31で弾性支持され、蒸気圧の押し込み方向と逆方向に、相当の付勢力で付勢されている。   Furthermore, the seal substrate 25 according to the present embodiment is provided so as to be movable in the axial direction with respect to the rotor 18. As shown in FIG. 5, a hollow pressurizing chamber 29 is formed in the nozzle diaphragm inner ring 22, and a pressure receiving head 30 that reciprocates in the rotor axial direction with respect to the rotor 18 is provided in the pressurizing chamber 29. Yes. The pressure receiving head 30 is elastically supported by a return spring 31 and is urged by a considerable urging force in the direction opposite to the pushing direction of the vapor pressure.

与圧室29は、蒸気通路46によってノズルダイヤフラム内輪側22の外側と連通し、ノズルダイヤフラム内輪側22の外側を流通する蒸気Stが与圧室29に流入するように構成される。そして、蒸気Stの圧力が受圧ヘッド30に作用したとき、受圧ヘッド30は蒸気圧力により押し込まれロータ軸方向に移動するように構成される。   The pressurizing chamber 29 is configured to communicate with the outside of the nozzle diaphragm inner ring side 22 through the steam passage 46 so that the steam St flowing outside the nozzle diaphragm inner ring side 22 flows into the pressurizing chamber 29. When the pressure of the steam St acts on the pressure receiving head 30, the pressure receiving head 30 is pushed by the steam pressure and moves in the rotor axial direction.

受圧ヘッド30には先端部にシール基板25が取り付けられる。さらに受圧ヘッド30にはガイド32が備わっている。ガイド32は、ノズルダイヤフラム内輪側22の内部に突出するガイド受け33と接触し、受圧ヘッド30とシール基板25で受ける蒸気圧のモーメントにより、受圧ヘッド30とシール基板25が回転し不安定な姿勢となることを防ぎ、ロータ軸方向にスムーズに往復動することを可能とする。   A seal substrate 25 is attached to the tip of the pressure receiving head 30. Further, the pressure receiving head 30 is provided with a guide 32. The guide 32 comes into contact with a guide receiver 33 protruding inside the nozzle diaphragm inner ring side 22, and the pressure receiving head 30 and the seal substrate 25 rotate due to the moment of the vapor pressure received by the pressure receiving head 30 and the seal substrate 25, and the posture is unstable. And reciprocating smoothly in the rotor axial direction.

そして、受圧ヘッド30,ガイド32、及びシール基板25を含んで可動部が構成される。   The movable portion is configured to include the pressure receiving head 30, the guide 32, and the seal substrate 25.

そして、受圧ヘッド30が、戻りバネ31の付勢力で蒸気圧の押し込み方向と逆側の位置で支持されているとき、シール基板25は蒸気圧の押し込み方向と逆側の位置に移動した状態にある。   When the pressure receiving head 30 is supported by the biasing force of the return spring 31 at a position opposite to the direction in which the vapor pressure is pushed, the seal substrate 25 is moved to a position opposite to the direction in which the vapor pressure is pushed. is there.

本実施形態におけるラビリンスシール装置23は、シール基板25に加え、与圧室29,蒸気通路46,受圧ヘッド30,ガイド32、及び戻りバネ31を含んで構成される。   The labyrinth seal device 23 in this embodiment includes a pressurizing chamber 29, a steam passage 46, a pressure receiving head 30, a guide 32, and a return spring 31 in addition to the seal substrate 25.

そして、ラビリンスシール装置23,ロータ18側の快削性スペーサ28を含んだシール構造が蒸気タービン3に組み込まれることになる。   A seal structure including the labyrinth seal device 23 and the free-cutting spacer 28 on the rotor 18 side is incorporated into the steam turbine 3.

ボイラ2で発生する蒸気Stが蒸気タービン3に流入すると、蒸気Stが静翼21と動翼17の間を通るときに、蒸気Stの一部が蒸気通路46を流通して与圧室29に流入する。   When the steam St generated in the boiler 2 flows into the steam turbine 3, when the steam St passes between the stationary blade 21 and the moving blade 17, a part of the steam St flows through the steam passage 46 and enters the pressurized chamber 29. Inflow.

与圧室29に流入する蒸気Stの圧力が受圧ヘッド30を移動させる力(押圧力)が、戻りバネ31の付勢力より小さければ、戻りバネ31は、受圧ヘッド30を蒸気圧の押し込み方向と逆側の位置で支持している。   If the force (pressing force) that moves the pressure receiving head 30 to the pressure of the steam St flowing into the pressurizing chamber 29 is smaller than the biasing force of the return spring 31, the return spring 31 causes the pressure receiving head 30 to move in the direction in which the steam pressure is pushed. It is supported at the opposite position.

例えば、蒸気タービン3に接続される負荷が増大して、蒸気タービン3を流通する蒸気Stの圧力が高くなると、与圧室29に流入する蒸気Stの圧力も高くなる。そして、蒸気Stの圧力による受圧ヘッド30をロータ18の軸方向に移動させる押圧力が、戻りバネ31の付勢力以上になると、受圧ヘッド30は蒸気Stの圧力でロータ18の軸方向に移動し、受圧ヘッド30と接続されるシール基板25が、蒸気圧の押圧軸方向に移動する。   For example, when the load connected to the steam turbine 3 increases and the pressure of the steam St flowing through the steam turbine 3 increases, the pressure of the steam St flowing into the pressurized chamber 29 also increases. When the pressing force for moving the pressure receiving head 30 in the axial direction of the rotor 18 by the pressure of the steam St becomes equal to or greater than the urging force of the return spring 31, the pressure receiving head 30 moves in the axial direction of the rotor 18 by the pressure of the steam St. The seal substrate 25 connected to the pressure receiving head 30 moves in the direction of the pressure axis of the vapor pressure.

受圧ヘッド30が、蒸気圧の押圧方向の停止位置まで移動したときに、シール基板25側シールフィン34上にロータ18側の未接触状態の快削性スペーサ28の表面を対向させるように構成すると、与圧室29に流入する蒸気Stの圧力が高くなると、互いに対向するシールフィン34と快削性スペーサ28の隙間を初期設定状態にすることができる。
そして、シールフィン34と快削性スペーサ28の間のクリアランスが最小となり、静翼21とロータ18の間のシール性能が向上する。
When the pressure receiving head 30 moves to the stop position in the vapor pressure pressing direction, the surface of the non-contact free-cutting spacer 28 on the rotor 18 side is opposed to the seal fin 25 side seal fin 34. When the pressure of the steam St flowing into the pressurizing chamber 29 is increased, the gap between the seal fin 34 and the free-cutting spacer 28 facing each other can be set to the initial setting state.
Further, the clearance between the seal fin 34 and the free-cutting spacer 28 is minimized, and the sealing performance between the stationary blade 21 and the rotor 18 is improved.

なお、蒸気タービン3内を流通する蒸気Stは、上流から下流に向って膨張して減圧することから、蒸気Stの流れの下流ほど、静翼21のラビリンスシール装置23に備わる戻りバネ31の付勢力を弱くする構成であってもよい。   Note that the steam St flowing through the steam turbine 3 expands from the upstream toward the downstream and depressurizes. Therefore, the return spring 31 provided in the labyrinth seal device 23 of the stationary blade 21 is attached to the downstream of the steam St flow. The structure which weakens power may be sufficient.

そして、このように構成されるシール構造が組み込まれた蒸気タービン3は、蒸気Stの圧力が低い立ち上げ時には、シール基板25側のシールフィン34がロータ18側の快削性スペーサ28に対し蒸気圧の押し込み方向と逆方向位置になる。   In the steam turbine 3 incorporating the seal structure configured as described above, when the steam St pressure is low, the seal fin 34 on the seal substrate 25 side steams against the free-cutting spacer 28 on the rotor 18 side. The position is in the direction opposite to the direction in which the pressure is pushed.

したがって、立ち上げ時の熱的不安定状態においてはシール基板25側のシールフィン34とロータ18側の快削性スペーサ28に対し蒸気圧の押し込み方向と逆方向位置となり、この位置において、熱変形によりシールフィン34と快削性スペーサ28が接触することがある。   Therefore, in the thermally unstable state at the time of start-up, the steam fins 34 on the seal substrate 25 side and the free-cutting spacer 28 on the rotor 18 side are in positions opposite to the direction in which the vapor pressure is pushed, and in this position, thermal deformation occurs. As a result, the seal fin 34 and the free-cutting spacer 28 may come into contact with each other.

このとき快削性スペーサ28には接触による凹みを生じるが、快削性スペーサ28と接触するためシールフィン34に損傷は生じない。   At this time, although the free-cutting spacer 28 is dented by contact, the seal-fin 34 is not damaged because of contact with the free-cutting spacer 28.

蒸気タービン3の負荷が増大して蒸気Stの圧力が高くなると、シールフィン34が蒸気圧の押圧軸方向の停止位置まで移動しシールフィン34と快削性スペーサ28の間のクリアランスが最小状態になって、静翼21とロータ6の間のシール性能が向上する。したがって、蒸気タービン3のタービン効率が向上する。   When the load of the steam turbine 3 increases and the pressure of the steam St increases, the seal fin 34 moves to a stop position in the pressure axis direction of the steam pressure, and the clearance between the seal fin 34 and the free-cutting spacer 28 is minimized. Thus, the sealing performance between the stationary blade 21 and the rotor 6 is improved. Therefore, the turbine efficiency of the steam turbine 3 is improved.

上記快削性スペーサ28として通気性金属を用いた快削性スペーサ28とすることができる。通気性金属は、切削性に優れている素材であるため、快削性スペーサ28を構成できる。通気性金属を用いた快削性スペーサ28を用いることにより、シールフィン34の破損の防止のみならずできる、シールフィン34と快削性スペーサ28の接触により生じる接触発熱を除去でき、接触発熱による熱変形を防止できる。   As the free-cutting spacer 28, a free-cutting spacer 28 using a breathable metal can be used. Since the breathable metal is a material excellent in machinability, the free-cutting spacer 28 can be configured. By using the free-cutting spacer 28 using a breathable metal, not only can the seal fin 34 be prevented from being damaged, but also the contact heat generated by the contact between the seal fin 34 and the free-cutting spacer 28 can be removed. Thermal deformation can be prevented.

以上、ロータ18に快削性スペーサ28を取り付ける一構成例、及び、ラビリンスシール装置23を構成するシール基板25が、ロータ18に対し軸方向に移動可能に、ノズルダイヤフラム内輪22に備えられる一構成例について説明したが、本発明の構成は、これに限定されるものではない。   As described above, one configuration example in which the free-cutting spacer 28 is attached to the rotor 18 and one configuration in which the nozzle substrate inner ring 22 is provided so that the seal substrate 25 constituting the labyrinth seal device 23 is movable in the axial direction with respect to the rotor 18. Although an example has been described, the configuration of the present invention is not limited to this.

例えば、ラビリンスシール装置23には、図3,図5に示す形状のほか、図7に示すハイロー型のラビリンスシール装置もある。そして、図7に示すハイロー型のラビリンスシール装置にも本発明を適用できる。   For example, the labyrinth seal device 23 includes a high-low type labyrinth seal device shown in FIG. 7 in addition to the shape shown in FIGS. The present invention can also be applied to a high-low labyrinth seal device shown in FIG.

図7に示すように、本実施形態に係るノズルダイヤフラム内輪22には、複数のシールフィン34・・・を備えたシール基板25が備わっている。   As shown in FIG. 7, the nozzle diaphragm inner ring 22 according to the present embodiment includes a seal substrate 25 having a plurality of seal fins 34.

シール基板25には、ロータ18の軸方向に並んで周方向に形成される複数の溝37・・・を所定間隔で設け、この複数の溝37・・・のそれぞれにシールフィン34をコーキングして固定する。   The seal substrate 25 is provided with a plurality of grooves 37... Formed in the circumferential direction along the axial direction of the rotor 18 at predetermined intervals, and the seal fins 34 are caulked in each of the plurality of grooves 37. And fix.

さらに、ロータ18にもロータ18の軸方向に並んで周方向に形成される複数の溝38・・・を所定間隔で設け、この複数の溝38・・・のそれぞれに、シールフィン24をコーキングして固定する。   Further, the rotor 18 is provided with a plurality of grooves 38 formed in the circumferential direction along the axial direction of the rotor 18 at predetermined intervals, and the seal fins 24 are caulked in each of the plurality of grooves 38. And fix.

そして、シール基板25側のシールフィン34とロータ18側のシールフィン24が、ロータ18の軸方向に交互に重なり合うように配置する。   The seal fins 34 on the seal substrate 25 side and the seal fins 24 on the rotor 18 side are arranged so as to alternately overlap in the axial direction of the rotor 18.

このように、複数のシールフィン34・・・が備わるシール基板25を含んでラビリンスシール装置23が構成される。   In this way, the labyrinth seal device 23 is configured including the seal substrate 25 provided with a plurality of seal fins 34.

シール基板25側のシールフィン34とロータ18の間、及びロータ18側のシールフィン24とシール基板25の間に、快削性金属からなる快削性スペーサ28(スペーサ)が取り付けられる。   A free-cutting spacer 28 (spacer) made of a free-cutting metal is attached between the seal fin 34 on the seal substrate 25 side and the rotor 18 and between the seal fin 24 on the rotor 18 side and the seal substrate 25.

さらに、シールフィン34と快削性スペーサ28が備わるシール基板25が、ロータ軸方向に移動可能に備わることを特徴とする。   Further, the seal substrate 25 provided with the seal fins 34 and the free-cutting spacers 28 is provided so as to be movable in the rotor axial direction.

このように構成すれば図3,図5に示した本発明の実施形態にて説明したいずれの効果も得られる。   With this configuration, any of the effects described in the embodiment of the present invention shown in FIGS. 3 and 5 can be obtained.

すなわち、本実施形態におけるラビリンスシール装置23は、シール基板25に加え、与圧室29,蒸気通路46,受圧ヘッド30,ガイド32、及び戻りバネ31を含んで構成される。   That is, the labyrinth seal device 23 in the present embodiment includes a pressurizing chamber 29, a steam passage 46, a pressure receiving head 30, a guide 32, and a return spring 31 in addition to the seal substrate 25.

そして、ラビリンスシール装置23,ロータ18側の快削性スペーサ28を含んだシール構造が蒸気タービン3(図1参照)に組み込まれることになる。   Then, the seal structure including the labyrinth seal device 23 and the free-cutting spacer 28 on the rotor 18 side is incorporated into the steam turbine 3 (see FIG. 1).

ボイラ2で発生する蒸気Stが蒸気タービン3に流入すると、蒸気Stが静翼21と動翼17の間を通るときに、蒸気Stの一部が蒸気通路46を流通して与圧室29に流入する。   When the steam St generated in the boiler 2 flows into the steam turbine 3, when the steam St passes between the stationary blade 21 and the moving blade 17, a part of the steam St flows through the steam passage 46 and enters the pressurized chamber 29. Inflow.

与圧室29に流入する蒸気Stの圧力が受圧ヘッド30を移動させる力(押圧力)が、戻りバネ31の付勢力より小さければ、戻りバネ31は、受圧ヘッド30を蒸気圧の押し込み方向と逆側の位置で支持している。   If the force (pressing force) that moves the pressure receiving head 30 to the pressure of the steam St flowing into the pressurizing chamber 29 is smaller than the biasing force of the return spring 31, the return spring 31 causes the pressure receiving head 30 to move in the direction in which the steam pressure is pushed. It is supported at the opposite position.

例えば、蒸気タービン3に接続される負荷が増大して、蒸気タービン3を流通する蒸気Stの圧力が高くなると、与圧室29に流入する蒸気Stの圧力も高くなる。   For example, when the load connected to the steam turbine 3 increases and the pressure of the steam St flowing through the steam turbine 3 increases, the pressure of the steam St flowing into the pressurized chamber 29 also increases.

そして、蒸気Stの圧力が、受圧ヘッド30をロータ18の軸方向に移動させる押圧力が、戻りバネ31の付勢力以上になると、受圧ヘッド30は蒸気Stの圧力でロータ18の軸方向に移動し、受圧ヘッド30と接続されるシール基板25が、蒸気圧の押圧軸方向に移動する。   When the pressure of the steam St moves the pressure receiving head 30 in the axial direction of the rotor 18 more than the urging force of the return spring 31, the pressure receiving head 30 moves in the axial direction of the rotor 18 with the pressure of the steam St. Then, the seal substrate 25 connected to the pressure receiving head 30 moves in the direction of the pressure axis of the vapor pressure.

この位置においては熱変形によりシール基板25上のシールフィン34、およびロータ18上のシールフィン24と対向する快削性スペーサ28が接触し得る。   At this position, the heat-deformable spacer 28 facing the seal fins 34 on the seal substrate 25 and the seal fins 24 on the rotor 18 can come into contact with each other due to thermal deformation.

このとき快削性スペーサ28には接触による凹みを生じるが、快削性スペーサ28と接触するためシールフィン34、およびシールフィン24に損傷は生じない。   At this time, although the free-cutting spacer 28 is dented by contact, the seal-fin 34 and the seal fin 24 are not damaged because of contact with the free-cutting spacer 28.

熱的に安定状態となった後、蒸気タービン3の負荷を増大させるべく、蒸気Stの圧力を高くする。蒸気Stの圧力が高くなり、受圧ヘッド30が、蒸気圧の押圧方向の停止位置まで移動したときに、シール基板25側のシールフィン34上にロータ18側の未接触状態の快削性スペーサ28の表面、ロータ18側のシールフィン24上にシール基板25側の未接触状態の快削性スペーサ28の表面を対向させるように構成すると、与圧室29に流入する蒸気Stの圧力が高くなると、互いに対向するシールフィン34、およびシールフィン24とそれぞれに対向する快削性スペーサ28の隙間を初期設定状態にすることができる。そして、シールフィン34と快削性スペーサ28の間のクリアランスが最小となり、静翼21とロータ18の間のシール性能が向上する。   After becoming thermally stable, the pressure of the steam St is increased to increase the load of the steam turbine 3. When the pressure of the steam St increases and the pressure receiving head 30 moves to the stop position in the direction of pressing the steam pressure, the free-cutting spacer 28 in the non-contact state on the rotor 18 side on the seal fin 34 on the seal substrate 25 side. When the surface of the non-contact free-cutting spacer 28 on the seal substrate 25 side is made to face the seal fin 24 on the rotor 18 side, the pressure of the steam St flowing into the pressurizing chamber 29 increases. The gap between the seal fins 34 facing each other and the free-cutting spacers 28 facing the seal fins 24 can be set to the initial setting state. Further, the clearance between the seal fin 34 and the free-cutting spacer 28 is minimized, and the sealing performance between the stationary blade 21 and the rotor 18 is improved.

上記快削性スペーサ28として通気性金属を用いた快削性スペーサ28とすることができる。通気性金属を用いた快削性スペーサ28を用いることにより、シールフィン34,シールフィン24の破損の防止のみならず、シールフィン34,シールフィン24と快削性スペーサ28の接触により生じる接触発熱を除去でき、接触発熱による熱変形を防止できる。   As the free-cutting spacer 28, a free-cutting spacer 28 using a breathable metal can be used. By using the free-cutting spacer 28 made of a breathable metal, not only is the damage of the seal fins 34 and the seal fins 24 prevented, but also the contact heat generated by the contact between the seal fins 34 and the seal fins 24 and the free-cutting spacers 28. And can prevent thermal deformation due to contact heat generation.

また、本実施形態は、ノズルダイヤフラム外輪20(図2参照)と動翼17(図2参照)の間に備わるラビリンスシール装置にも適用できる。   The present embodiment can also be applied to a labyrinth seal device provided between the nozzle diaphragm outer ring 20 (see FIG. 2) and the moving blade 17 (see FIG. 2).

図8に示すように、シール基板25は、例えば、ハイロー型であって、シール基板25には、動翼17の回転方向、すなわち周方向に沿った形状の複数のハイ部26・・・及びロー部27・・・が、ロータ18の軸方向に並んで形成される。   As shown in FIG. 8, the seal substrate 25 is, for example, a high-low type, and the seal substrate 25 includes a plurality of high portions 26... Having a shape along the rotation direction of the rotor blade 17, that is, the circumferential direction. .. Are formed side by side in the axial direction of the rotor 18.

そして、ハイ部26及びロー部27のそれぞれには、周方向に沿った形状に快削性スペーサ28が取り付けられる。   A free-cutting spacer 28 is attached to each of the high portion 26 and the low portion 27 in a shape along the circumferential direction.

固定部であるケーシング19(図2参照)に備わる快削性スペーサ28は、回転部である動翼17に対してロータ軸方向に移動可能に構成する。   The free-cutting spacer 28 provided in the casing 19 (see FIG. 2) that is a fixed part is configured to be movable in the rotor axial direction with respect to the rotor blade 17 that is a rotating part.

また、動翼17のカバー39には、シール基板25のハイ部26・・・及びロー部27・・・と対向する位置に、複数のシールフィン40・・・が、周方向に沿って立設して備わっている。   A plurality of seal fins 40... Stand on the cover 39 of the rotor blade 17 along the circumferential direction at positions facing the high portions 26... And the low portions 27. It is provided.

ノズルダイヤフラム外輪20には、与圧室29が形成され、与圧室29の内部には、動翼17に対してロータ軸方向に往復動する受圧ヘッド30が備わっている。受圧ヘッド30は、戻りバネ31(付勢手段)で弾性支持され、戻りバネ31によって、蒸気圧の押し込み方向と逆方向に付勢されている。   A pressure chamber 29 is formed in the nozzle diaphragm outer ring 20, and a pressure receiving head 30 that reciprocates in the rotor axial direction with respect to the rotor blade 17 is provided inside the pressure chamber 29. The pressure receiving head 30 is elastically supported by a return spring 31 (biasing means), and is urged by the return spring 31 in a direction opposite to the pushing direction of the vapor pressure.

与圧室29は、蒸気通路46によってノズルダイヤフラム外輪20の外側と連通し、ノズルダイヤフラム外輪20の外側を流通する蒸気Stが与圧室29に流入するように構成される。そして、蒸気Stの圧力が受圧ヘッド30に作用したとき、受圧ヘッド30が蒸気圧力により押し込まれロータ軸方向に移動するように構成される。   The pressurizing chamber 29 is configured to communicate with the outside of the nozzle diaphragm outer ring 20 through the steam passage 46 so that the steam St flowing outside the nozzle diaphragm outer ring 20 flows into the pressurizing chamber 29. When the pressure of the steam St acts on the pressure receiving head 30, the pressure receiving head 30 is pushed by the steam pressure and moves in the rotor axial direction.

受圧ヘッド30には先端部にシール基板25が取り付けられる。さらに受圧ヘッド30にはガイド32が備わっている。ガイド32は、ノズルダイヤフラム外輪20の内部に突出するガイド受け41と接触し、受圧ヘッド30とシール基板25で受ける蒸気圧のモーメントにより、受圧ヘッド30とシール基板25が回転し不安定な姿勢となることを防ぎ、ロータ軸方向にスムーズに往復動することを可能とする。   A seal substrate 25 is attached to the tip of the pressure receiving head 30. Further, the pressure receiving head 30 is provided with a guide 32. The guide 32 comes into contact with a guide receiver 41 projecting into the nozzle diaphragm outer ring 20, and the pressure receiving head 30 and the seal substrate 25 rotate due to the moment of the vapor pressure received by the pressure receiving head 30 and the seal substrate 25. This makes it possible to smoothly reciprocate in the rotor axial direction.

ガイド32は、例えば受圧ヘッド30と一体に形成すればよい。また、受圧ヘッド30へシール基板25を取り付ける方法は限定するものではなく、例えば、図示しないスクリューでシール基板25を受圧ヘッド30に固定すればよい。   The guide 32 may be formed integrally with the pressure receiving head 30, for example. The method for attaching the seal substrate 25 to the pressure receiving head 30 is not limited. For example, the seal substrate 25 may be fixed to the pressure receiving head 30 with a screw (not shown).

そして、受圧ヘッド30,ガイド32、及びシール基板25を含んで可動部が構成される。   The movable portion is configured to include the pressure receiving head 30, the guide 32, and the seal substrate 25.

また、シール基板25,受圧ヘッド30,ガイド32,戻りバネ31,与圧室29、及び蒸気通路46を含んでラビリンスシール装置23が構成される。   The labyrinth seal device 23 includes the seal substrate 25, the pressure receiving head 30, the guide 32, the return spring 31, the pressurizing chamber 29, and the steam passage 46.

そして、蒸気タービン3(図1参照)には、ラビリンスシール装置23と、動翼17側のシールフィン40を含んだシール構造が組み込まれることになる。   The steam turbine 3 (see FIG. 1) incorporates a seal structure including the labyrinth seal device 23 and the seal fins 40 on the moving blade 17 side.

ラビリンスシール装置23の受圧ヘッド30が、戻りバネ31の付勢力で蒸気圧の押し込み方向と逆方向の位置で支持されているとき、シール基板25は動翼17から蒸気圧の押し込み方向と逆方向の位置に移動した状態にある。   When the pressure receiving head 30 of the labyrinth seal device 23 is supported by the biasing force of the return spring 31 at a position opposite to the direction in which the steam pressure is pushed, the seal substrate 25 is in the direction opposite to the direction in which the steam pressure is pushed from the moving blade 17. It is in the state moved to position.

ボイラ2(図1参照)で発生した蒸気Stが蒸気タービン3(図1参照)に流入すると、蒸気Stがノズルダイヤフラム外輪20の外部を通るときに、蒸気Stの一部が蒸気通路46を流通して与圧室29に流入する。   When the steam St generated in the boiler 2 (see FIG. 1) flows into the steam turbine 3 (see FIG. 1), a part of the steam St flows through the steam passage 46 when the steam St passes outside the outer ring 20 of the nozzle diaphragm. Then, it flows into the pressurizing chamber 29.

与圧室29に流入する蒸気Stの圧力が受圧ヘッド30を蒸気の押圧軸方向に移動させる押圧力が、戻りバネ31の付勢力より小さければ、戻りバネ31は、受圧ヘッド30を蒸気圧の押し込み方向と逆方向の位置で支持している。   If the pressure of the steam St flowing into the pressurizing chamber 29 is smaller than the urging force of the return spring 31 to move the pressure receiving head 30 in the steam pressing axis direction, the return spring 31 causes the pressure receiving head 30 to It is supported at a position opposite to the pushing direction.

そして、受圧ヘッド30が、戻りバネ31の付勢力で蒸気圧の押し込み方向と逆方向の位置で支持されているとき、シール基板25は蒸気圧の押し込み方向と逆方向の位置に移動した状態にあり、互いに対向するシール基板25側の快削性スペーサ28は動翼17のカバー39側のシールフィン40に対し蒸気圧の押し込み方向と逆方向の位置へ移動している。   When the pressure receiving head 30 is supported by a biasing force of the return spring 31 at a position opposite to the direction in which the vapor pressure is pushed, the seal substrate 25 is moved to a position opposite to the direction in which the vapor pressure is pushed. The free-cutting spacers 28 on the seal substrate 25 side facing each other have moved to positions opposite to the direction in which the vapor pressure is pushed with respect to the seal fins 40 on the cover 39 side of the rotor blade 17.

この位置においては熱変形によりシール基板25上の快削性スペーサ28と対向する動翼17のカバー39側のシールフィン40が接触し得る。   In this position, the seal fin 40 on the cover 39 side of the moving blade 17 facing the free-cutting spacer 28 on the seal substrate 25 can be brought into contact with the seal substrate 25 due to thermal deformation.

このとき快削性スペーサ28には接触による凹みを生じるが、快削性スペーサ28と接触するためシールフィン40に損傷は生じない。   At this time, although the free-cutting spacer 28 is dented by contact, the seal fin 40 is not damaged because of contact with the free-cutting spacer 28.

蒸気タービン3(図1参照)に流入する蒸気Stの圧力が高くなると、与圧室29に流入する蒸気Stの圧力も高くなる。そして、蒸気Stの圧力が受圧ヘッド30を蒸気押圧軸方向に移動させる押圧力が、戻りバネ31の付勢力以上になると、受圧ヘッド30は蒸気Stの圧力で軸方向に移動し、受圧ヘッド30と接続されるシール基板25が、蒸気押圧軸方向に移動する。   When the pressure of the steam St flowing into the steam turbine 3 (see FIG. 1) increases, the pressure of the steam St flowing into the pressurizing chamber 29 also increases. When the pressure of the steam St moves the pressure receiving head 30 in the direction of the steam pressing axis becomes equal to or greater than the urging force of the return spring 31, the pressure receiving head 30 moves in the axial direction with the pressure of the steam St, and the pressure receiving head 30. The seal substrate 25 connected to the nozzle moves in the direction of the steam pressing axis.

蒸気Stの圧力が高くなり、受圧ヘッド30が、蒸気圧の押圧方向の停止位置まで移動したときに、動翼17のカバー39側のシールフィン40上に、シール基板25側の未接触状態の快削性スペーサ28の表面と対向させるように構成すると、与圧室29に流入する蒸気Stの圧力が高くなると、対向するシールフィン40と対向する快削性スペーサ28の隙間を初期設定状態にすることができる。   When the pressure of the steam St increases and the pressure receiving head 30 moves to the stop position in the direction of pressing the steam pressure, the non-contact state on the seal substrate 25 side is placed on the seal fin 40 on the cover 39 side of the rotor blade 17. When configured to face the surface of the free-cutting spacer 28, when the pressure of the steam St flowing into the pressurizing chamber 29 increases, the gap between the free-cutting spacer 28 facing the opposing seal fin 40 is set to the initial setting state. can do.

動翼17のカバー39とシール基板25の間のクリアランスが最小となり、ノズルダイヤフラム外輪20と動翼17の間のシール性能が向上する。   The clearance between the cover 39 of the moving blade 17 and the seal substrate 25 is minimized, and the sealing performance between the nozzle diaphragm outer ring 20 and the moving blade 17 is improved.

これにより蒸気タービンのタービン効率が向上する。   This improves the turbine efficiency of the steam turbine.

また、蒸気タービン3(図1参照)内を流通する蒸気Stは、上流から下流に向って膨張して減圧することから、図3に示すラビリンスシール装置23と同様に、蒸気Stの流れの下流ほど、戻りバネ31の付勢力を弱くする構成としてもよい。   Further, since the steam St flowing in the steam turbine 3 (see FIG. 1) expands and depressurizes from the upstream to the downstream, the downstream of the flow of the steam St as in the labyrinth seal device 23 shown in FIG. As shown, the urging force of the return spring 31 may be weakened.

なお、図8に示すラビリンスシール装置23は、シール基板25に快削性スペーサ28が取り付けられ、カバー39にシールフィン40が備わる構成となっているが、シール基板25にシールフィンが備わり、カバー39に快削性スペーサが取り付けられる構成であってもよい。   The labyrinth seal device 23 shown in FIG. 8 has a structure in which the free-cutting spacer 28 is attached to the seal substrate 25 and the cover 39 is provided with the seal fin 40, but the seal substrate 25 is provided with the seal fin, The structure which a free-cutting spacer is attached to 39 may be sufficient.

または、シール基板25とカバー39の両方にシールフィンが備わる構成であってもよい。この場合、カバー39の、シール基板25側のシールフィンと対向する位置、及びシール基板25の、カバー39側のシールフィンと対向する位置に快削性スペーサを取り付ける構成とすればよい。   Alternatively, the seal substrate 25 and the cover 39 may be provided with seal fins. In this case, a free-cutting spacer may be attached to the position of the cover 39 facing the seal fin on the seal substrate 25 side and the position of the seal substrate 25 facing the seal fin on the cover 39 side.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前記の実施形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜設計変更が可能である。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and appropriate design changes can be made without departing from the spirit of the invention.

また、図7に示すラビリンスシール装置23において、受圧ヘッド30は、蒸気タービン3を流通する蒸気Stの圧力によって駆動する構成であるが、例えば、図9に示すように、高圧蒸気供給源45から与圧室29に流入する受圧ヘッド30を駆動するための高圧の蒸気(駆動用蒸気)の圧力で受圧ヘッド30を蒸気の負荷軸方向に移動させる構成であってもよい。   Further, in the labyrinth seal device 23 shown in FIG. 7, the pressure receiving head 30 is configured to be driven by the pressure of the steam St flowing through the steam turbine 3. For example, as shown in FIG. The configuration may be such that the pressure receiving head 30 is moved in the direction of the steam load axis by the pressure of high-pressure steam (driving steam) for driving the pressure receiving head 30 flowing into the pressure chamber 29.

図9に示すラビリンスシール装置23は、与圧室29,受圧ヘッド30、例えば戻りバネ31,シール基板25,弁制御装置42,運転状態検出装置44,高圧蒸気供給源45、及び電磁弁43を含んで構成される。   The labyrinth seal device 23 shown in FIG. 9 includes a pressurizing chamber 29, a pressure receiving head 30, such as a return spring 31, a seal substrate 25, a valve control device 42, an operating state detection device 44, a high-pressure steam supply source 45, and an electromagnetic valve 43. Consists of including.

シール基板25は、図7に示すラビリンスシール装置23のシール基板25と同じ構成とする。   The seal substrate 25 has the same configuration as the seal substrate 25 of the labyrinth seal device 23 shown in FIG.

そして、蒸気タービン3には、ラビリンスシール装置23と、ロータ18側のシールフィン24及び快削性スペーサ28を含んだシール構造が組み込まれることになる。   The steam turbine 3 incorporates a labyrinth seal device 23, a seal structure including the seal fin 24 and the free-cutting spacer 28 on the rotor 18 side.

与圧室29には、高圧蒸気供給源45が電磁弁43を介して接続される。さらに、電磁弁43の開閉を制御する弁制御装置42が備わっている。   A high pressure steam supply source 45 is connected to the pressurizing chamber 29 via an electromagnetic valve 43. Further, a valve control device 42 that controls opening and closing of the electromagnetic valve 43 is provided.

また、弁制御装置42は、蒸気タービン3の運転状態に基づいて電磁弁43の開閉を制御する構成が好適であり、蒸気タービン3の運転状態を検出する運転状態検出装置44が備わっている。   The valve control device 42 is preferably configured to control opening and closing of the electromagnetic valve 43 based on the operation state of the steam turbine 3, and includes an operation state detection device 44 that detects the operation state of the steam turbine 3.

この構成によると、弁制御装置42は、受圧ヘッド30、及びシール基板25を含んでなる可動部を、蒸気タービン3の運転状態に基づいて、ロータ18の軸方向に移動させることができる。例えばケーシング熱変形,ダイアフラム熱変形などにより不安定となる運転状態の判別のため蒸気圧力のみならず、蒸気温度,ロータ18の振動などを利用することができる。さらにはケーシング熱変形,ダイアフラム熱変形のみならず、ロータ軸方向熱伸び量からケーシング軸方向熱伸び量を引いた熱伸び差量もまた不安定となる運転状態の判別のため利用することができるようになる。   According to this configuration, the valve control device 42 can move the movable portion including the pressure receiving head 30 and the seal substrate 25 in the axial direction of the rotor 18 based on the operating state of the steam turbine 3. For example, not only the steam pressure but also the steam temperature, the vibration of the rotor 18 and the like can be used to discriminate an operating state that becomes unstable due to casing thermal deformation, diaphragm thermal deformation, or the like. Furthermore, not only the casing thermal deformation and diaphragm thermal deformation, but also the thermal expansion difference amount obtained by subtracting the casing axial thermal elongation amount from the rotor axial thermal elongation amount can also be used for discriminating the operating state in which it becomes unstable. It becomes like this.

そして、与圧室29,弁制御装置42,高圧蒸気供給源45、及び電磁弁43を含んで駆動装置が構成される。   A driving device is configured including the pressurizing chamber 29, the valve control device 42, the high-pressure steam supply source 45, and the electromagnetic valve 43.

蒸気タービン3の運転状態は、例えば、蒸気タービン3のロータ18の振動や、蒸気タービン3の蒸気温度,蒸気圧力,ロータ軸方向熱伸び量からケーシング軸方向熱伸び量を引いた熱伸び差量によって検出する構成が好適である。以下、検出対象毎に説明する。   The operating state of the steam turbine 3 is, for example, vibration of the rotor 18 of the steam turbine 3, steam temperature, steam pressure of the steam turbine 3, and a thermal expansion difference obtained by subtracting the casing axial thermal elongation from the rotor axial thermal elongation. The configuration of detecting by is preferable. Hereinafter, each detection target will be described.

(第1形態)
蒸気タービン3の運転状態は、例えば、蒸気タービン3のロータ18の振動によって検出することが好適であり、運転状態検出装置44は、蒸気タービン3のロータ18の振動(振動振幅,振動位相もしくはその両方)を検出するロータ振動検出装置になる。
(First form)
The operation state of the steam turbine 3 is preferably detected by, for example, vibration of the rotor 18 of the steam turbine 3, and the operation state detection device 44 is configured to detect vibration (vibration amplitude, vibration phase or its phase) of the rotor 18 of the steam turbine 3. The rotor vibration detection device detects both.

ロータ振動検出装置である運転状態検出装置44は、蒸気タービン3のロータ振動(振動振幅,振動位相もしくはその両方)を検出して検出信号に変換し、弁制御装置42に入力する。   The operating state detection device 44 that is a rotor vibration detection device detects rotor vibration (vibration amplitude, vibration phase or both) of the steam turbine 3, converts it into a detection signal, and inputs it to the valve control device 42.

弁制御装置42は、運転状態検出装置44(ロータ振動検出装置)から入力される検出信号に基づいてロータ振動を算出する。   The valve control device 42 calculates rotor vibration based on a detection signal input from the operating state detection device 44 (rotor vibration detection device).

そして、弁制御装置42は、算出したロータ振動が、予め設定されるロータ振動より大きい場合は電磁弁43を閉弁する制御信号を電磁弁43に送信する。   When the calculated rotor vibration is larger than the preset rotor vibration, the valve control device 42 transmits a control signal for closing the electromagnetic valve 43 to the electromagnetic valve 43.

このときの所定ロータ振動は、蒸気タービン3の性能等に基づいて、適宜設定すればよい。   The predetermined rotor vibration at this time may be appropriately set based on the performance of the steam turbine 3 or the like.

電磁弁43は、弁制御装置42から送信される制御信号に基づいて閉弁し、高圧蒸気供給源45からの与圧室29への駆動用蒸気の流入を遮断する。   The electromagnetic valve 43 is closed based on a control signal transmitted from the valve control device 42 and blocks the inflow of driving steam from the high-pressure steam supply source 45 into the pressurizing chamber 29.

与圧室29に駆動用蒸気が流入しないとき、受圧ヘッド30は、戻りバネ31の付勢力によって受圧ヘッド30を蒸気圧の押し込み方向と逆方向に移動する。   When the driving steam does not flow into the pressurizing chamber 29, the pressure receiving head 30 moves the pressure receiving head 30 in the direction opposite to the direction in which the steam pressure is pushed by the urging force of the return spring 31.

受圧ヘッド30が蒸気圧の押し込み方向と逆方向に移動すると、シール基板25が蒸気圧の押し込み方向と逆方向に移動する。この位置においては熱変形によりシール基板25上のシールフィン34、およびロータ18上のシールフィン24と対向する快削性スペーサ28が接触し得る。   When the pressure receiving head 30 moves in the direction opposite to the direction in which the vapor pressure is pushed, the seal substrate 25 moves in the direction opposite to the direction in which the vapor pressure is pushed. At this position, the heat-deformable spacer 28 facing the seal fins 34 on the seal substrate 25 and the seal fins 24 on the rotor 18 can come into contact with each other due to thermal deformation.

このとき快削性スペーサ28には接触による凹みを生じるが、快削性スペーサ28と接触するためシールフィン34、およびシールフィン24に損傷は生じない。   At this time, although the free-cutting spacer 28 is dented by contact, the seal-fin 34 and the seal fin 24 are not damaged because of contact with the free-cutting spacer 28.

また、弁制御装置42は、算出したロータ振動が、予め設定される所定ロータ振動以下の場合は電磁弁43を開弁する制御信号を電磁弁43に送信する。   Further, the valve control device 42 transmits a control signal for opening the electromagnetic valve 43 to the electromagnetic valve 43 when the calculated rotor vibration is equal to or less than a predetermined rotor vibration set in advance.

電磁弁43は、弁制御装置42から送信される制御信号に基づいて開弁し、高圧蒸気供給源45から与圧室29に、駆動用蒸気が流入する。   The electromagnetic valve 43 is opened based on a control signal transmitted from the valve control device 42, and driving steam flows from the high-pressure steam supply source 45 into the pressurizing chamber 29.

受圧ヘッド30は、高圧蒸気供給源45から与圧室29に流入する駆動用蒸気の圧力によって蒸気圧の押圧軸方向に移動する。   The pressure receiving head 30 moves in the direction of the pressure axis of the steam pressure by the pressure of the driving steam flowing from the high pressure steam supply source 45 into the pressurizing chamber 29.

受圧ヘッド30が蒸気圧の押圧軸方向に移動すると、シール基板25が蒸気圧の押圧軸方向に移動し、受圧ヘッド30が、蒸気圧の押圧方向の停止位置まで移動したときに、シール基板25側のシールフィン34上にロータ18側の未接触状態の快削性スペーサ28の表面、ロータ18側のシールフィン24上にシール基板25側の未接触状態の快削性スペーサ28の表面を対向させるように構成すると、与圧室29に流入する蒸気Stの圧力が高くなると、互いに対向するシールフィン34、およびシールフィン24とそれぞれに対向する快削性スペーサ28の隙間を初期設定状態にすることができる。そして、シールフィン34と快削性スペーサ28の間のクリアランスが最小となり、静翼21とロータ18の間のシール性能が向上する。   When the pressure receiving head 30 moves in the direction of the vapor pressure pressing axis, the seal substrate 25 moves in the direction of the vapor pressure pressing axis, and when the pressure receiving head 30 moves to a stop position in the direction of vapor pressure pressing, the seal substrate 25 is moved. The surface of the non-contact free-cutting spacer 28 on the rotor 18 side faces the seal fin 34 on the side, and the surface of the non-contact free-cutting spacer 28 on the seal substrate 25 side faces the seal fin 24 on the rotor 18 side. With this configuration, when the pressure of the steam St flowing into the pressurizing chamber 29 increases, the gap between the seal fins 34 facing each other and the free-cutting spacers 28 facing each of the seal fins 24 is set to an initial setting state. be able to. Further, the clearance between the seal fin 34 and the free-cutting spacer 28 is minimized, and the sealing performance between the stationary blade 21 and the rotor 18 is improved.

(第2形態)
また、蒸気タービン3の運転状態は、例えば、蒸気タービン3の蒸気温度によって検出することが好適であり、運転状態検出装置44は、蒸気タービン3の蒸気温度を検出する蒸気温度検出装置になる。
(Second form)
Further, it is preferable to detect the operation state of the steam turbine 3 based on, for example, the steam temperature of the steam turbine 3, and the operation state detection device 44 is a steam temperature detection device that detects the steam temperature of the steam turbine 3.

蒸気温度検出装置である運転状態検出装置44は、蒸気タービン3の蒸気温度を検出して検出信号に変換し、弁制御装置42に入力する。   The operation state detection device 44 which is a steam temperature detection device detects the steam temperature of the steam turbine 3, converts it into a detection signal, and inputs it to the valve control device 42.

弁制御装置42は、運転状態検出装置44(蒸気温度検出装置)から入力される検出信号に基づいて蒸気温度を算出する。   The valve control device 42 calculates the steam temperature based on the detection signal input from the operating state detection device 44 (steam temperature detection device).

そして、弁制御装置42は、算出した蒸気温度が、予め設定される所定蒸気温度より小さい場合は電磁弁43を閉弁する制御信号を電磁弁43に送信する。   Then, the valve control device 42 transmits a control signal for closing the solenoid valve 43 to the solenoid valve 43 when the calculated steam temperature is lower than a predetermined steam temperature set in advance.

このときの所定蒸気温度は、蒸気タービン3の性能等に基づいて適宜設定すればよい。   The predetermined steam temperature at this time may be appropriately set based on the performance of the steam turbine 3 or the like.

電磁弁43は、弁制御装置42から送信される制御信号に基づいて閉弁し、高圧蒸気供給源45からの与圧室29への駆動用蒸気の流入を遮断する。   The electromagnetic valve 43 is closed based on a control signal transmitted from the valve control device 42 and blocks the inflow of driving steam from the high-pressure steam supply source 45 into the pressurizing chamber 29.

与圧室29に駆動用蒸気が流入しないとき、受圧ヘッド30は、戻りバネ31の付勢力によって受圧ヘッド30を蒸気圧の押し込み方向と逆方向に移動する。   When the driving steam does not flow into the pressurizing chamber 29, the pressure receiving head 30 moves the pressure receiving head 30 in the direction opposite to the direction in which the steam pressure is pushed by the urging force of the return spring 31.

受圧ヘッド30が蒸気圧の押し込み方向と逆方向に移動すると、シール基板25が蒸気圧の押し込み方向と逆方向に移動する。この位置においては熱変形によりシール基板25上のシールフィン34、およびロータ18上のシールフィン24と対向する快削性スペーサ28が接触し得る。   When the pressure receiving head 30 moves in the direction opposite to the direction in which the vapor pressure is pushed, the seal substrate 25 moves in the direction opposite to the direction in which the vapor pressure is pushed. At this position, the heat-deformable spacer 28 facing the seal fins 34 on the seal substrate 25 and the seal fins 24 on the rotor 18 can come into contact with each other due to thermal deformation.

このとき快削性スペーサ28には接触による凹みを生じるが、快削性スペーサ28と接触するためシールフィン34、およびシールフィン24に損傷は生じない。   At this time, although the free-cutting spacer 28 is dented by contact, the seal-fin 34 and the seal fin 24 are not damaged because of contact with the free-cutting spacer 28.

また、弁制御装置42は、算出した蒸気温度が、予め設定される所定蒸気温度以上の場合は電磁弁43を開弁する制御信号を電磁弁43に送信する。   Further, the valve control device 42 transmits a control signal for opening the electromagnetic valve 43 to the electromagnetic valve 43 when the calculated vapor temperature is equal to or higher than a predetermined vapor temperature set in advance.

電磁弁43は、弁制御装置42から送信される制御信号に基づいて開弁し、高圧蒸気供給源45から与圧室29に、駆動用蒸気が流入する。   The electromagnetic valve 43 is opened based on a control signal transmitted from the valve control device 42, and driving steam flows from the high-pressure steam supply source 45 into the pressurizing chamber 29.

受圧ヘッド30は、高圧蒸気供給源45から与圧室29に流入する駆動用蒸気の圧力によって蒸気圧の押圧軸方向に移動する。   The pressure receiving head 30 moves in the direction of the pressure axis of the steam pressure by the pressure of the driving steam flowing from the high pressure steam supply source 45 into the pressurizing chamber 29.

受圧ヘッド30が蒸気圧の押圧軸方向に移動すると、シール基板25が蒸気圧の押圧軸方向に移動し、受圧ヘッド30が、蒸気圧の押圧方向の停止位置まで移動したときに、シール基板25側のシールフィン34上にロータ18側の未接触状態の快削性スペーサ28の表面、ロータ18側のシールフィン24上にシール基板25側の未接触状態の快削性スペーサ28の表面を対向させるように構成すると、与圧室29に流入する蒸気Stの圧力が高くなると、互いに対向するシールフィン34、およびシールフィン24とそれぞれに対向する快削性スペーサ28の隙間を初期設定状態にすることができる。そして、シールフィン34と快削性スペーサ28の間のクリアランスが最小となり、静翼21とロータ18の間のシール性能が向上する。   When the pressure receiving head 30 moves in the direction of the vapor pressure pressing axis, the seal substrate 25 moves in the direction of the vapor pressure pressing axis, and when the pressure receiving head 30 moves to a stop position in the direction of vapor pressure pressing, the seal substrate 25 is moved. The surface of the non-contact free-cutting spacer 28 on the rotor 18 side faces the seal fin 34 on the side, and the surface of the non-contact free-cutting spacer 28 on the seal substrate 25 side faces the seal fin 24 on the rotor 18 side. With this configuration, when the pressure of the steam St flowing into the pressurizing chamber 29 increases, the gap between the seal fins 34 facing each other and the free-cutting spacers 28 facing each of the seal fins 24 is set to an initial setting state. be able to. Further, the clearance between the seal fin 34 and the free-cutting spacer 28 is minimized, and the sealing performance between the stationary blade 21 and the rotor 18 is improved.

(第3形態)
また、蒸気タービン3の運転状態を、例えば、蒸気Stの圧力によって検出する構成であってもよい。この場合、運転状態検出装置44は、蒸気Stの圧力を検出する圧力検出装置になる。
(Third form)
Moreover, the structure which detects the driving | running state of the steam turbine 3 by the pressure of the steam St may be sufficient, for example. In this case, the operation state detection device 44 is a pressure detection device that detects the pressure of the steam St.

圧力検出装置である運転状態検出装置44は、蒸気タービン3を流通する蒸気Stの圧力を検出して検出信号を弁制御装置42に入力し、弁制御装置42は蒸気Stの圧力を算出する。   The operation state detection device 44 which is a pressure detection device detects the pressure of the steam St flowing through the steam turbine 3 and inputs a detection signal to the valve control device 42, and the valve control device 42 calculates the pressure of the steam St.

そして、弁制御装置42は、蒸気Stの圧力が予め設定される所定圧力値より低い場合は電磁弁43を閉弁する制御信号を電磁弁43に送信する。   The valve control device 42 transmits a control signal for closing the electromagnetic valve 43 to the electromagnetic valve 43 when the pressure of the steam St is lower than a predetermined pressure value set in advance.

電磁弁43は、弁制御装置42から送信される制御信号に基づいて閉弁し、高圧蒸気供給源45からの与圧室29への駆動用蒸気の流入を遮断する。   The electromagnetic valve 43 is closed based on a control signal transmitted from the valve control device 42 and blocks the inflow of driving steam from the high-pressure steam supply source 45 into the pressurizing chamber 29.

このときの所定圧力値は、蒸気タービン3の性能等に基づいて適宜設定すればよい。   The predetermined pressure value at this time may be appropriately set based on the performance of the steam turbine 3 or the like.

与圧室29に駆動用蒸気が流入しないとき、受圧ヘッド30は、戻りバネ31の付勢力によって受圧ヘッド30を蒸気圧の押し込み方向と逆方向に移動する。   When the driving steam does not flow into the pressurizing chamber 29, the pressure receiving head 30 moves the pressure receiving head 30 in the direction opposite to the direction in which the steam pressure is pushed by the urging force of the return spring 31.

受圧ヘッド30が蒸気圧の押し込み方向と逆方向に移動すると、シール基板61が蒸気圧の押し込み方向と逆方向に移動する。この位置においては熱変形によりシール基板25上のシールフィン34、およびロータ18上のシールフィン24と対向する快削性スペーサ28が接触し得る。   When the pressure receiving head 30 moves in the direction opposite to the pushing direction of the vapor pressure, the seal substrate 61 moves in the direction opposite to the pushing direction of the vapor pressure. At this position, the heat-deformable spacer 28 facing the seal fins 34 on the seal substrate 25 and the seal fins 24 on the rotor 18 can come into contact with each other due to thermal deformation.

このとき快削性スペーサ28には接触による凹みを生じるが、快削性スペーサ28と接触するためシールフィン34、およびシールフィン24に損傷は生じない。   At this time, although the free-cutting spacer 28 is dented by contact, the seal-fin 34 and the seal fin 24 are not damaged because of contact with the free-cutting spacer 28.

また、弁制御装置42は、算出した蒸気圧力値が、予め設定される所定蒸気圧力値以上の場合は電磁弁43を開弁する制御信号を電磁弁43に送信する。   Further, the valve control device 42 transmits a control signal for opening the solenoid valve 43 to the solenoid valve 43 when the calculated steam pressure value is equal to or higher than a predetermined steam pressure value set in advance.

電磁弁43は、弁制御装置42から送信される制御信号に基づいて開弁し、高圧蒸気供給源45から与圧室29に、駆動用蒸気が流入する。   The electromagnetic valve 43 is opened based on a control signal transmitted from the valve control device 42, and driving steam flows from the high-pressure steam supply source 45 into the pressurizing chamber 29.

受圧ヘッド30は、高圧蒸気供給源45から与圧室29に流入する駆動用蒸気の圧力によって蒸気圧の押圧軸方向に移動する。   The pressure receiving head 30 moves in the direction of the pressure axis of the steam pressure by the pressure of the driving steam flowing from the high pressure steam supply source 45 into the pressurizing chamber 29.

受圧ヘッド30が蒸気圧の押圧軸方向に移動すると、シール基板25が蒸気圧の押圧軸方向に移動し、受圧ヘッド30が、蒸気圧の押圧方向の停止位置まで移動したときに、シール基板25側のシールフィン34上にロータ18側の未接触状態の快削性スペーサ28の表面,ロータ18側のシールフィン24上にシール基板25側の未接触状態の快削性スペーサ28の表面を対向させるように構成すると、与圧室29に流入する蒸気Stの圧力が高くなると、互いに対向するシールフィン34、およびシールフィン24とそれぞれに対向する快削性スペーサ28の隙間を初期設定状態にすることができる。そして、シールフィン34と快削性スペーサ28の間のクリアランスが最小となり、静翼21とロータ18の間のシール性能が向上する。   When the pressure receiving head 30 moves in the direction of the vapor pressure pressing axis, the seal substrate 25 moves in the direction of the vapor pressure pressing axis, and when the pressure receiving head 30 moves to a stop position in the direction of vapor pressure pressing, the seal substrate 25 is moved. The surface of the non-contact free-cutting spacer 28 on the rotor 18 side faces the seal fin 34 on the side, and the surface of the non-contact free-cutting spacer 28 on the seal substrate 25 side faces the seal fin 24 on the rotor 18 side. With this configuration, when the pressure of the steam St flowing into the pressurizing chamber 29 increases, the gap between the seal fins 34 facing each other and the free-cutting spacers 28 facing each of the seal fins 24 is set to an initial setting state. be able to. Further, the clearance between the seal fin 34 and the free-cutting spacer 28 is minimized, and the sealing performance between the stationary blade 21 and the rotor 18 is improved.

(第4形態)
また、蒸気タービン3の運転状態を、例えば、ロータ軸方向熱伸び量からケーシング軸方向熱伸び量を引いた熱伸び差量によって検出する構成であってもよい。この場合、運転状態検出装置44は、蒸気タービンの熱伸び差量を検出する熱伸び差検出装置になる。
(4th form)
Moreover, the structure which detects the driving | running state of the steam turbine 3 by the amount of thermal expansion differences which subtracted the casing axial direction thermal elongation amount from the rotor axial direction thermal elongation amount, for example may be sufficient. In this case, the operation state detection device 44 is a thermal expansion difference detection device that detects the thermal expansion difference amount of the steam turbine.

熱伸び差検出装置である運転状態検出装置44は、蒸気タービン3の熱伸び差量を検出して検出信号を弁制御装置42に入力し、弁制御装置42は熱伸び差量を算出する。   The operating state detection device 44 which is a thermal expansion difference detection device detects the thermal expansion difference amount of the steam turbine 3 and inputs a detection signal to the valve control device 42, and the valve control device 42 calculates the thermal expansion difference amount.

そして、弁制御装置42は、熱伸び差量が予め設定される所定熱伸び差量より小さい場合は電磁弁43を閉弁する制御信号を電磁弁43に送信する。   And the valve control apparatus 42 transmits the control signal which closes the solenoid valve 43 to the solenoid valve 43, when a thermal elongation difference amount is smaller than the predetermined thermal elongation difference amount set beforehand.

電磁弁43は、弁制御装置42から送信される制御信号に基づいて閉弁し、高圧蒸気供給源45からの与圧室29への駆動用蒸気の流入を遮断する。   The electromagnetic valve 43 is closed based on a control signal transmitted from the valve control device 42 and blocks the inflow of driving steam from the high-pressure steam supply source 45 into the pressurizing chamber 29.

このときの所定熱伸び差量は蒸気タービン3の性能等に基づいて適宜設定すればよい。   What is necessary is just to set the predetermined amount of thermal expansion difference at this time suitably based on the performance of the steam turbine 3, etc. FIG.

電磁弁43は、弁制御装置42から送信される制御信号に基づいて閉弁し、高圧蒸気供給源45からの与圧室29への駆動用蒸気の流入を遮断する。   The electromagnetic valve 43 is closed based on a control signal transmitted from the valve control device 42 and blocks the inflow of driving steam from the high-pressure steam supply source 45 into the pressurizing chamber 29.

与圧室29に駆動用蒸気が流入しないとき、受圧ヘッド30は、戻りバネ31の付勢力によって受圧ヘッド30を蒸気圧の押し込み方向と逆方向に移動する。   When the driving steam does not flow into the pressurizing chamber 29, the pressure receiving head 30 moves the pressure receiving head 30 in the direction opposite to the direction in which the steam pressure is pushed by the urging force of the return spring 31.

受圧ヘッド30が蒸気圧の押し込み方向と逆方向に移動すると、シール基板25が蒸気圧の押し込み方向と逆方向に移動する。この位置においては熱変形によりシール基板25上のシールフィン34、およびロータ18上のシールフィン24と対向する快削性スペーサ28が接触し得る。   When the pressure receiving head 30 moves in the direction opposite to the direction in which the vapor pressure is pushed, the seal substrate 25 moves in the direction opposite to the direction in which the vapor pressure is pushed. At this position, the heat-deformable spacer 28 facing the seal fins 34 on the seal substrate 25 and the seal fins 24 on the rotor 18 can come into contact with each other due to thermal deformation.

このとき快削性スペーサ28には接触による凹みを生じるが、快削性スペーサ28と接触するためシールフィン34、およびシールフィン24に損傷は生じない。   At this time, although the free-cutting spacer 28 is dented by contact, the seal-fin 34 and the seal fin 24 are not damaged because of contact with the free-cutting spacer 28.

また、弁制御装置42は、算出した熱伸び差量が、予め設定される所定の熱伸び差量以上の場合は電磁弁43を開弁する制御信号を電磁弁43に送信する。   The valve control device 42 transmits a control signal for opening the electromagnetic valve 43 to the electromagnetic valve 43 when the calculated thermal expansion difference amount is equal to or larger than a predetermined thermal expansion difference amount set in advance.

電磁弁43は、弁制御装置42から送信される制御信号に基づいて開弁し、高圧蒸気供給源45から与圧室29に、駆動用蒸気が流入する。   The electromagnetic valve 43 is opened based on a control signal transmitted from the valve control device 42, and driving steam flows from the high-pressure steam supply source 45 into the pressurizing chamber 29.

受圧ヘッド30は、高圧蒸気供給源45から与圧室29に流入する駆動用蒸気の圧力によって蒸気圧の押圧軸方向に移動する。   The pressure receiving head 30 moves in the direction of the pressure axis of the steam pressure by the pressure of the driving steam flowing from the high pressure steam supply source 45 into the pressurizing chamber 29.

受圧ヘッド30が蒸気圧の押圧軸方向に移動すると、シール基板25が蒸気圧の押圧軸方向に移動し、受圧ヘッド30が、蒸気圧の押圧方向の停止位置まで移動したときに、シール基板25側のシールフィン34上にロータ18側の未接触状態の快削性スペーサ28の表面,ロータ18側のシールフィン24上にシール基板25側の未接触状態の快削性スペーサ28の表面を対向させるように構成すると、与圧室29に流入する蒸気Stの圧力が高くなると、互いに対向するシールフィン34、およびシールフィン24とそれぞれに対向する快削性スペーサ28の隙間を初期設定状態にすることができる。そして、シールフィン34と快削性スペーサ28の間のクリアランスが最小となり、静翼21とロータ18の間のシール性能が向上する。   When the pressure receiving head 30 moves in the direction of the vapor pressure pressing axis, the seal substrate 25 moves in the direction of the vapor pressure pressing axis, and when the pressure receiving head 30 moves to a stop position in the direction of vapor pressure pressing, the seal substrate 25 is moved. The surface of the non-contact free-cutting spacer 28 on the rotor 18 side faces the seal fin 34 on the side, and the surface of the non-contact free-cutting spacer 28 on the seal substrate 25 side faces the seal fin 24 on the rotor 18 side. With this configuration, when the pressure of the steam St flowing into the pressurizing chamber 29 increases, the gap between the seal fins 34 facing each other and the free-cutting spacers 28 facing each of the seal fins 24 is set to an initial setting state. be able to. Further, the clearance between the seal fin 34 and the free-cutting spacer 28 is minimized, and the sealing performance between the stationary blade 21 and the rotor 18 is improved.

なお、図9の説明においては運転状態検出装置44の運転状態検出例については一検出項目の例について説明したが、同時に複数項目を検出する構成とすることも可能である。
たとえば運転状態として蒸気温度と蒸気圧力を検出し、いずれの値も予め設定される所定蒸気温度、および所定蒸気圧力以上のときのみ、受圧ヘッド30を蒸気圧の押圧方向へ移動させる構成とすることができる。これらはいずれも本発明と発明の本質を異にするものではない。
In the description of FIG. 9, an example of one detection item has been described for the operation state detection example of the operation state detection device 44. However, a configuration in which a plurality of items are detected at the same time is possible.
For example, the steam temperature and the steam pressure are detected as the operation state, and the pressure receiving head 30 is moved in the direction of the steam pressure only when both values are equal to or higher than a predetermined steam temperature and a predetermined steam pressure. Can do. None of these differ from the essence of the present invention.

上記快削性スペーサ28として通気性金属を用いた快削性スペーサ28とすることができる。通気性金属を用いた快削性スペーサ28を用いることにより、シールフィン34,シールフィン24の破損の防止のみならずできる、シールフィン34,シールフィン24と快削性スペーサ28の接触により生じる接触発熱を除去でき、接触発熱による熱変形を防止できる。   As the free-cutting spacer 28, a free-cutting spacer 28 using a breathable metal can be used. By using the free-cutting spacer 28 using a breathable metal, not only can the seal fin 34 and the seal fin 24 be prevented from being damaged, but also the contact caused by the contact between the seal fin 34 and the seal fin 24 and the free-cutting spacer 28. Heat generation can be removed and thermal deformation due to contact heat generation can be prevented.

また、図9に示すラビリンスシール装置23,駆動用蒸気を高圧蒸気供給源45から与圧室29に流入して受圧ヘッド30を方向に移動させる構成としたが、例えば図示しないアクチュエータで、受圧ヘッド30を方向に移動させる構成であってもよい。   Further, the labyrinth seal device 23 and the driving steam shown in FIG. 9 are configured to flow into the pressurizing chamber 29 from the high-pressure steam supply source 45 and move the pressure-receiving head 30 in the direction. The structure which moves 30 to a direction may be sufficient.

また、ノズルダイヤフラム外輪20,動翼17の間に組み込まれるシール構造を、図9に示すシール構造と同じ構成にしてもよい。   Further, the seal structure incorporated between the nozzle diaphragm outer ring 20 and the moving blade 17 may be the same as the seal structure shown in FIG.

以上のように、本実施形態に係る蒸気タービン3は、図3に示すように、固定部である静翼21と、回転部であるロータ18の間に、ラビリンスシール装置23,ロータ18側のシールフィン24、及びシール基板側25の快削性スペーサ28を含んだシール構造が組み込まれている。そして、快削性スペーサ28が備わるシール基板25が、ロータ18の軸方向に移動可能に備わることを特徴とする。   As described above, the steam turbine 3 according to the present embodiment, as shown in FIG. A seal structure including the seal fin 24 and the free-cutting spacer 28 on the seal substrate side 25 is incorporated. The sealing substrate 25 provided with the free-cutting spacer 28 is provided so as to be movable in the axial direction of the rotor 18.

この構成により、蒸気タービン3の負荷が増大すると、受圧ヘッド30はロータ18の蒸気の負荷圧軸方向に移動し、受圧ヘッド30と接続されるシール基板25が、蒸気の負荷圧軸方向に移動する。移動後のシールフィン24位置に対向する位置にある快削性スペーサ28は未接触状態が保たれているため、シールフィン24と快削性スペーサ28の間のクリアランスが最小状態になり、静翼21とロータ18の間のシール性能が向上する。
したがって、静翼21とロータ18の間のシール性能を向上し、漏れ蒸気によるタービン効率の低下を抑制できるという優れた効果を奏する。
With this configuration, when the load on the steam turbine 3 increases, the pressure receiving head 30 moves in the direction of the steam load pressure axis of the rotor 18, and the seal substrate 25 connected to the pressure receiving head 30 moves in the direction of the steam load pressure axis. To do. Since the free-cutting spacer 28 at the position facing the position of the seal fin 24 after the movement is kept in a non-contact state, the clearance between the seal fin 24 and the free-cutting spacer 28 becomes the minimum state, and the stationary blade The sealing performance between 21 and the rotor 18 is improved.
Therefore, the sealing performance between the stationary blade 21 and the rotor 18 is improved, and an excellent effect is achieved in that a decrease in turbine efficiency due to leaked steam can be suppressed.

さらに、快削性スペーサ28を、切削性に優れるアブレイダブル材である快削性金属で形成する構成とした。この構成によって、シールフィン34及びシールフィン24と快削性スペーサ28が接触しても快削性スペーサ28が切削されることで、シールフィン34及びシールフィン24の破損を防止できるという優れた効果を奏する。   Further, the free-cutting spacer 28 is formed of a free-cutting metal that is an abradable material having excellent machinability. With this configuration, even if the seal fins 34 and 24 and the free-cutting spacer 28 come into contact with each other, the free-cutting spacer 28 is cut so that the seal fin 34 and the seal fin 24 can be prevented from being damaged. Play.

なお、例えば、図3に示す、ラビリンスシール装置23,シールフィン24、及び快削性スペーサ28を含んだシール構造は、ノズルダイヤフラム内輪側22とロータ18の間に限定されず、ケーシング19(図2参照)とロータ18の間など、他の固定部と回転部の間に組み込むことができる。   For example, the seal structure including the labyrinth seal device 23, the seal fin 24, and the free-cutting spacer 28 shown in FIG. 3 is not limited between the nozzle diaphragm inner ring side 22 and the rotor 18, but the casing 19 (FIG. 2) and the rotor 18, and can be incorporated between other fixed parts and rotating parts.

1 発電プラント
3 蒸気タービン
6 ロータ
17 動翼
19 ケーシング
21 静翼
23 ラビリンスシール装置
24,34,40 シールフィン
25 シール基板
26,35 ハイ部
27,36 ロー部
28 快削性スペーサ
29 与圧室(駆動装置)
30 受圧ヘッド(可動部)
31 戻りバネ(付勢手段)
32 ガイド
33,41 ガイド受け
39 カバー
42 弁制御装置(駆動装置)
43 電磁弁(駆動装置)
44 運転状態検出装置
45 高圧蒸気供給源(駆動装置)
46 蒸気通路
St 蒸気
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power plant 3 Steam turbine 6 Rotor 17 Rotor blade 19 Casing 21 Stator blade 23 Labyrinth seal device 24, 34, 40 Seal fin 25 Seal substrate 26, 35 High part 27, 36 Low part 28 Free-cutting spacer 29 Pressurizing chamber ( Drive unit)
30 Pressure receiving head (movable part)
31 Return spring (biasing means)
32 Guide 33, 41 Guide receiver 39 Cover 42 Valve control device (drive device)
43 Solenoid valve (drive device)
44 Operating state detection device 45 High-pressure steam supply source (drive device)
46 Steam passage St Steam

Claims (16)

ロータ及び前記ロータと一体に回転する部材からなる回転部と、
前記回転部を内包するケーシング及び前記ケーシングに固定される部材からなる固定部と、を有する蒸気タービンに組み込まれ、
前記回転部と前記固定部の両方またはいずれか一方に設けられたシールフィンと、
前記シールフィンと対向する前記回転部または前記固定部に設けられ、快削性金属を用いたスペーサと、を有する蒸気タービンのシール構造であって、
前記固定部に前記シールフィンが備わる場合、駆動装置により前記固定部に備わる前記シールフィンは、前記回転部に対してロータ軸方向に移動可能であり、
前記固定部に前記スペーサが備わる場合、前記駆動装置により前記固定部に備わる前記スペーサは、前記回転部に対してロータ軸方向に移動可能であることを特徴とする蒸気タービンのシール構造。
A rotating part composed of a rotor and a member that rotates integrally with the rotor;
Incorporated in a steam turbine having a casing containing the rotating part and a fixing part made of a member fixed to the casing;
Seal fins provided on both or one of the rotating part and the fixed part;
A seal structure of a steam turbine having a spacer using a free-cutting metal provided on the rotating part or the fixed part facing the seal fin,
In the case where the fixed portion is provided with the seal fin, the seal fin provided in the fixed portion by a driving device is movable in the rotor axial direction with respect to the rotating portion,
In the case where the fixed portion is provided with the spacer, the spacer provided in the fixed portion by the driving device is movable in the rotor axial direction with respect to the rotating portion.
前記駆動装置として、
前記固定部には、前記蒸気タービンを流通する蒸気の圧力によってロータ軸方向に移動するとともに、付勢手段によって前記蒸気の圧力の作用方向と逆向きの方向に付勢されて移動可能な可動部が備わり、
前記固定部に前記シールフィンが備わる場合、前記固定部に備わる前記シールフィンは前記可動部に取り付けられ、
前記固定部に前記スペーサが備わる場合、前記固定部に備わる前記スペーサは前記可動部に取り付けられており、
前記蒸気の圧力が前記可動部をロータ軸方向に移動させる押圧力が、前記付勢手段が前記可動部を前記逆向きの方向に付勢する付勢力より小さいときは、互いに対向する前記シールフィンと前記スペーサが接触可能な状態になり、
前記押圧力が前記付勢力以上になると、互いに対向する前記シールフィンと前記スペーサの隙間が予め定めた設定値となる位置に前記可動部が移動することを特徴とする請求項1に記載の蒸気タービンのシール構造。
As the driving device,
The fixed portion has a movable portion that moves in the axial direction of the rotor by the pressure of the steam flowing through the steam turbine, and that is movable by being biased in a direction opposite to the direction in which the steam pressure acts by the biasing means. With
When the fixed portion is provided with the seal fin, the seal fin provided in the fixed portion is attached to the movable portion,
When the fixed portion is provided with the spacer, the spacer provided in the fixed portion is attached to the movable portion,
When the pressure of the steam moves the movable part in the rotor axial direction is smaller than the urging force by which the urging means urges the movable part in the opposite direction, the seal fins facing each other And the spacer are in contact with each other,
2. The steam according to claim 1, wherein when the pressing force becomes equal to or greater than the urging force, the movable portion moves to a position where a gap between the seal fin and the spacer facing each other becomes a predetermined set value. Turbine seal structure.
前記駆動装置として、
前記可動部は、前記シールフィンまたは前記スペーサが固定されるシール基盤と、該シール基盤が固定され、前記押圧力を受ける受圧ヘッド部と、前記受圧ヘッドに設けられたガイド部とを備え、
前記固定部は、前記受圧ヘッド部を内部に保持する与圧室と、該与圧室内に設けられ、前記ガイド部を支持し、前記受圧ヘッド部のロータ軸方向移動をガイドするガイド受けと、前記与圧室に連通し、前記与圧室へ前記蒸気タービンを流通する蒸気を導く蒸気流路と、前記受圧ヘッドに付勢力を与えるバネとを備えることを特徴とする請求項2に記載の蒸気タービンのシール構造。
As the driving device,
The movable portion includes a seal base to which the seal fin or the spacer is fixed, a pressure receiving head portion to which the seal base is fixed and receiving the pressing force, and a guide portion provided in the pressure receiving head,
The fixed portion includes a pressure chamber that holds the pressure receiving head portion therein, a guide receiver that is provided in the pressure chamber, supports the guide portion, and guides the movement of the pressure receiving head portion in the rotor axial direction; 3. The steam passage according to claim 2, further comprising: a steam flow path that communicates with the pressurizing chamber and guides the steam that flows through the steam turbine to the pressurizing chamber; and a spring that applies a biasing force to the pressure receiving head. Steam turbine seal structure.
前記駆動装置として、
前記固定部には、蒸気の圧力によってロータ軸方向に移動するとともに、付勢手段によって前記蒸気の圧力の作用方向と逆向きの方向に付勢されて移動可能な可動部が備わり、 前記固定部に前記シールフィンが備わる場合、前記固定部に備わる前記シールフィンは前記可動部に取り付けられ、
前記固定部に前記スペーサが備わる場合、前記固定部に備わる前記スペーサは前記可動部に取り付けられ、
前記可動部を移動させる前記蒸気の流路に設けられ、前記蒸気の供給量を制御する弁と、
前記蒸気タービンの運転状態を検出する運転状態検出装置と、
前記運転状態検出装置からの信号により前記弁の開度を制御し、前記可動部の移動量を制御する制御装置とを備え、
前記蒸気の圧力が前記可動部をロータ軸方向に移動させる押圧力が、前記付勢手段が前記可動部を前記逆向きの方向に付勢する付勢力より小さいときは、互いに対向する前記シールフィンと前記スペーサが接触可能な状態になり、
前記押圧力が前記付勢力以上になると、互いに対向する前記シールフィンと前記スペーサの隙間が予め定めた設定値となる位置に前記可動部が移動することを特徴とする請求項1に記載の蒸気タービンのシール構造。
As the driving device,
The fixed portion includes a movable portion that moves in the axial direction of the rotor by the pressure of the steam and is movable by being biased in a direction opposite to the direction of the action of the steam pressure by the biasing means. When the seal fin is provided, the seal fin provided in the fixed portion is attached to the movable portion,
When the fixed part is provided with the spacer, the spacer provided in the fixed part is attached to the movable part,
A valve that is provided in the flow path of the steam that moves the movable part, and controls the supply amount of the steam;
An operation state detection device for detecting an operation state of the steam turbine;
A control device that controls the opening of the valve by a signal from the operating state detection device and controls the amount of movement of the movable part;
When the pressure of the steam moves the movable part in the rotor axial direction is smaller than the urging force by which the urging means urges the movable part in the opposite direction, the seal fins facing each other And the spacer are in contact with each other,
2. The steam according to claim 1, wherein when the pressing force becomes equal to or greater than the urging force, the movable portion moves to a position where a gap between the seal fin and the spacer facing each other becomes a predetermined set value. Turbine seal structure.
前記運転状態検出装置は、前記ロータの振動を検出するロータ振動検出装置であって、前記蒸気タービンの運転状態を前記ロータの振動によって検出し、
前記制御装置は、前記ロータ振動が所定振動値以下のときに、前記可動部を前記シールフィンと前記スペーサの隙間が予め定めた設定値となるロータ軸方向位置に移動させることを特徴とする請求項4に記載の蒸気タービンのシール構造。
The operation state detection device is a rotor vibration detection device that detects vibration of the rotor, and detects an operation state of the steam turbine by vibration of the rotor,
The control device, when the rotor vibration is equal to or less than a predetermined vibration value, moves the movable portion to a rotor axial position where a gap between the seal fin and the spacer becomes a predetermined set value. Item 5. A steam turbine seal structure according to Item 4.
前記運転状態検出装置は、前記蒸気の温度を検出する温度検出装置であって、前記蒸気タービンの運転状態を前記蒸気の温度で検出し、
前記制御装置は、前記蒸気の温度が所定温度値以上のときに、前記可動部を前記シールフィンと前記スペーサの隙間が予め定めた設定値となるロータ軸方向位置に移動させることを特徴とする請求項4に記載の蒸気タービンのシール構造。
The operation state detection device is a temperature detection device that detects the temperature of the steam, detects the operation state of the steam turbine based on the temperature of the steam,
The control device moves the movable part to a rotor axial position where a gap between the seal fin and the spacer becomes a predetermined set value when the temperature of the steam is equal to or higher than a predetermined temperature value. The steam turbine seal structure according to claim 4.
前記運転状態検出装置は、前記蒸気の圧力を検出する圧力検出装置であって、前記蒸気タービンの運転状態を前記蒸気の圧力で検出し、
前記制御装置は、前記蒸気の圧力が所定圧力値以上のときに、前記可動部を前記シールフィンと前記スペーサの隙間が予め定めた設定値となるロータ軸方向位置に移動させることを特徴とする請求項4に記載の蒸気タービンのシール構造。
The operating state detecting device is a pressure detecting device that detects the pressure of the steam, and detects the operating state of the steam turbine based on the pressure of the steam,
The control device moves the movable part to a rotor axial direction position where a clearance between the seal fin and the spacer becomes a predetermined set value when the pressure of the steam is equal to or higher than a predetermined pressure value. The steam turbine seal structure according to claim 4.
前記運転状態検出装置は、前記ロータと前記ケーシングの軸方向の熱伸び差を検出する熱伸び差検出装置であって、前記蒸気タービンの運転状態を前記熱伸び差で検出し、
前記制御装置は、前記熱伸び差が所定熱伸び差以上のときに、前記可動部を前記シールフィンと前記スペーサの隙間が予め定めた設定値となるロータ軸方向位置に移動させることを特徴とする請求項4に記載の蒸気タービンのシール構造。
The operating state detection device is a thermal elongation difference detection device that detects a difference in thermal expansion between the rotor and the casing in the axial direction, and detects an operating state of the steam turbine based on the difference in thermal elongation.
The control device moves the movable part to a rotor axial position where a gap between the seal fin and the spacer becomes a predetermined set value when the difference in thermal expansion is equal to or greater than a predetermined difference in thermal expansion. The seal structure for a steam turbine according to claim 4.
前記可動部は、前記シールフィンまたは前記スペーサが固定されるシールリング部と、該シールリングが固定され、前記押圧力を受ける受圧ヘッド部と、前記受圧ヘッドに設けられたガイド部とを備え、
前記固定部は、前記受圧ヘッドを内部に保持する与圧室と、該与圧室内に設けられ、前記受圧ヘッドのガイド部を支持し、前記受圧ヘッドのロータ軸方向移動をガイドするガイド受けと、前記与圧室に連通し、前記与圧室へ前記蒸気を導く蒸気流路と、前記受圧ヘッドに付勢力を与えるバネとを備え、
前記弁は前記蒸気流路に設けられていることを特徴とする請求項4乃至8のいずれか1項に記載の蒸気タービンのシール構造。
The movable portion includes a seal ring portion to which the seal fin or the spacer is fixed, a pressure receiving head portion to which the seal ring is fixed and receiving the pressing force, and a guide portion provided in the pressure receiving head,
The fixed portion includes a pressure chamber that holds the pressure receiving head therein, a guide receiver that is provided in the pressure chamber, supports the guide portion of the pressure receiving head, and guides the axial movement of the pressure receiving head. A steam passage that communicates with the pressurizing chamber, guides the steam to the pressurizing chamber, and a spring that applies a biasing force to the pressure receiving head,
The steam turbine seal structure according to any one of claims 4 to 8, wherein the valve is provided in the steam flow path.
前記快削性金属は通気性金属であることを特徴とする請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載の蒸気タービンのシール構造。   The steam turbine seal structure according to any one of claims 1 to 9, wherein the free-cutting metal is a breathable metal. ロータ及び前記ロータと一体に回転する部材からなる回転部と、
前記回転部を内包するケーシング及び前記ケーシングに固定される部材からなる固定部と、を有する蒸気タービンに組み込まれ、
前記回転部と前記固定部の両方またはいずれか一方に設けられたシールフィンと、前記シールフィンと対向する前記回転部または前記固定部に設けられた快削性金属を用いたスペーサと、前記固定部に設けられ、駆動装置によって移動可能な可動部とを有し、
前記固定部に前記シールフィンが備わる場合、前記固定部に備わる前記シールフィンは前記可動部に取り付けられ、
前記固定部に前記スペーサが備わる場合、前記固定部に備わる前記スペーサは前記可動部に取り付けられてなるシール構造の制御方法であって、
前記蒸気タービンの定常負荷運転の実施と共に、前記可動部をロータ軸方向に移動させ、互いに対向する前記シールフィンと前記スペーサの隙間が予め定めた設定値となる位置に移動させる手順を備えることを特徴とするシール構造の制御方法。
A rotating part composed of a rotor and a member that rotates integrally with the rotor;
Incorporated in a steam turbine having a casing containing the rotating part and a fixing part made of a member fixed to the casing;
Seal fins provided on both or any one of the rotating part and the fixing part, spacers using free-cutting metal provided on the rotating part or the fixing part facing the seal fin, and the fixing And a movable part that is movable by a drive device,
When the fixed portion is provided with the seal fin, the seal fin provided in the fixed portion is attached to the movable portion,
When the fixed part is provided with the spacer, the spacer provided in the fixed part is a control method of a seal structure attached to the movable part,
Along with the steady load operation of the steam turbine, the moving part is moved in the rotor axial direction, and a procedure for moving the movable part to a position where a gap between the seal fin and the spacer facing each other becomes a predetermined set value is provided. A control method of the seal structure which is characterized.
前記ロータの振動を検出する手順と、
前記ロータの振動が所定のロータの振動以下のときに、前記可動部を前記シールフィンと前記スペーサの隙間が予め定めた設定値となるロータ軸方向位置に移動させる手順と、を備えることを特徴とする請求項11に記載のシール構造の制御方法。
Detecting the vibration of the rotor;
A step of moving the movable part to a position in the rotor axial direction where a gap between the seal fin and the spacer becomes a predetermined set value when the vibration of the rotor is equal to or less than the vibration of the predetermined rotor. The method for controlling a seal structure according to claim 11.
前記蒸気の温度を検出する手順と、
前記蒸気の温度が所定の蒸気の温度以上のときに、前記可動部を前記シールフィンと前記スペーサの隙間が予め定めた設定値となるロータ軸方向位置に移動させる手順と、を備えることを特徴とする請求項11に記載のシール構造の制御方法。
Detecting the temperature of the steam;
A step of moving the movable part to a position in the rotor axial direction where a gap between the seal fin and the spacer becomes a predetermined set value when the steam temperature is equal to or higher than a predetermined steam temperature. The method for controlling a seal structure according to claim 11.
前記蒸気タービンを流通する蒸気の圧力を検出する手順と、
前記蒸気の圧力が所定圧力値以上のときに、前記可動部を前記シールフィンと前記スペーサの隙間が予め定めた設定値となるロータ軸方向位置に移動させる手順と、を備えることを特徴とする請求項11に記載のシール構造の制御方法。
Detecting a pressure of steam flowing through the steam turbine;
And a step of moving the movable part to a rotor axial position where a gap between the seal fin and the spacer becomes a predetermined set value when the steam pressure is equal to or higher than a predetermined pressure value. The method for controlling a seal structure according to claim 11.
前記ロータと前記ケーシングの軸方向の熱伸び差を検出する手順と、
前記熱伸び差が所定熱伸び差以上のときに、前記可動部を前記シールフィンと前記スペーサの隙間が予め定めた設定値となるロータ軸方向位置に移動させる手順と、を備えることを特徴とする請求項11に記載のシール構造の制御方法。
Detecting a difference in axial thermal expansion between the rotor and the casing;
A step of moving the movable part to a position in the rotor axial direction where a gap between the seal fin and the spacer becomes a predetermined set value when the difference in thermal expansion is equal to or greater than a predetermined difference in thermal elongation. The method for controlling a seal structure according to claim 11.
前記快削性金属は通気性金属であることを特徴とする請求項11乃至請求項15のいずれか1項に記載のシール構造の制御方法。   The method for controlling a seal structure according to any one of claims 11 to 15, wherein the free-cutting metal is a breathable metal.
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