JP2012067604A - Exhaust chamber of steam turbine and its modification method - Google Patents

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JP2012067604A JP2010210354A JP2010210354A JP2012067604A JP 2012067604 A JP2012067604 A JP 2012067604A JP 2010210354 A JP2010210354 A JP 2010210354A JP 2010210354 A JP2010210354 A JP 2010210354A JP 2012067604 A JP2012067604 A JP 2012067604A
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俊介 水見
Hiromoto Ri
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an exhaust chamber of a steam turbine that achieves a big diffuser effect without the change of accuracies of a current manufacture and assembly, and free from the effect of a clearance flow between a flow guide and a center rib, and as a result, increases the efficiency of a turbine plant.SOLUTION: The exhaust chamber of the steam engine includes: an exhaust chamber inside casing including a turbine rotor; an annular flow guide installed continuously in the outer circumference of the exhaust chamber inside casing, in the downstream of a rotor blade constituting a final paragraph fixed to the turbine rotor; an exhaust chamber outside casing enclosing the exhaust chamber inside casing and the flow guide; and the center rib extending in the direction of a rotor shaft installed in the exhaust chamber outside casing. A clearance flow prevention member installed in a fitting part of the flow guide and the center rib, and caulking a clearance formed in the fitting part, is provided in the exhaust chamber of the turbine, which introduces exhaust after driving a turbine, into a downward condenser.

Description

本発明は、蒸気タービンの排気室構造に関する。   The present invention relates to an exhaust chamber structure of a steam turbine.

ボイラ等の蒸気発生器が発生する蒸気でタービンを回転して発電する発電プラントは、一般に高圧タービンや低圧タービンなど、蒸気圧力に応じた複数のタービンで構成されている。高圧タービンから低圧タービンまで順に通過し回転仕事を終えた蒸気は、最終的に復水器に導入され、そこで凝縮して復水となり、再度蒸気発生器に還流する。   A power plant that generates electricity by rotating a turbine with steam generated by a steam generator such as a boiler is generally composed of a plurality of turbines corresponding to steam pressure, such as a high-pressure turbine and a low-pressure turbine. The steam that has passed through the high-pressure turbine and the low-pressure turbine in order and finished the rotary work is finally introduced into the condenser, where it condenses to condensate, and returns to the steam generator again.

高・中・低圧タービン各々の出口直後には、排気室と呼ばれる蒸気の流路部があり、一般に、急激な流れの転向を伴う形状を有するため、蒸気の流れを乱し圧力損失を生じやすい。特に、低圧タービンの出口から復水器にかけての蒸気流路である低圧排気室における圧力損失は、プラント性能に与える影響が大きいため、この圧力損失を低減することは重要である。   Immediately after the exit of each of the high, medium, and low pressure turbines, there is a steam passage called an exhaust chamber. Generally, it has a shape accompanied by a sudden flow reversal, so the steam flow is disturbed and pressure loss is likely to occur. . In particular, since the pressure loss in the low-pressure exhaust chamber, which is the steam flow path from the outlet of the low-pressure turbine to the condenser, has a great influence on the plant performance, it is important to reduce this pressure loss.

実際、近年の低圧排気室の多くでは、下流側に向かって蒸気流路を滑らかに広げたディフューザ流路構造が採用されている。ディフューザ流路で滑らかに蒸気を膨張させることにより、蒸気の運動エネルギを圧力のエネルギに変換することをディフューザ効果と呼ぶ。そのディフューザ効果を利用して、下流側の圧力を上流側より高い状態に回復させることを目指した、積極的な排気室の性能改善が図られている。   In fact, many of the low-pressure exhaust chambers in recent years employ a diffuser channel structure in which the steam channel is smoothly expanded toward the downstream side. Converting the kinetic energy of steam into pressure energy by smoothly expanding the steam in the diffuser channel is called a diffuser effect. Using the diffuser effect, active exhaust chamber performance improvements aiming to restore the pressure on the downstream side to a higher state than the upstream side are being made.

ディフューザ効果が有効に発揮された場合、低圧タービンの出口圧力を低くすることができるので、その結果、タービン出入口間における蒸気の圧力差が大きくなり、高い出力でタービンを運転できる。   When the diffuser effect is effectively exerted, the outlet pressure of the low-pressure turbine can be lowered. As a result, the difference in steam pressure between the turbine inlet and outlet becomes large, and the turbine can be operated with high output.

ディフューザ流路は、低圧タービン最終段の出口部に取り付けられたフローガイドと呼ばれる環状の部材と、ロータや軸受け側の壁面とで挟まれた流路として構成され、特に、フローガイドの形状を様々に工夫することにより性能向上が図られている。この種の排気室としては、例えば特開2005−233154号公報(特許文献1)において報告されている。   The diffuser flow path is configured as a flow path sandwiched between an annular member called a flow guide attached to the outlet of the final stage of the low-pressure turbine and the wall surface on the rotor or bearing side. The performance is improved by devising. This type of exhaust chamber is reported, for example, in JP-A-2005-233154 (Patent Document 1).

特開2005−233154号公報JP 2005-233154 A

ところで、排気室外車室の内部強度部材の一つとして、排気室軸方向の中央断面位置に、板状のセンターリブが設けられている。   By the way, as one of the internal strength members of the outer casing of the exhaust chamber, a plate-shaped center rib is provided at the central cross-sectional position in the exhaust chamber axial direction.

上記特許文献1のようにフローガイドを内車室外周端部に設置する際、そのままではセンターリブと干渉し合い組上げることができない。そのため、フローガイドに切れ込みを入れた状態で製作し、その切り込み部分にセンターリブが入り込むようにして組み立てる。   When the flow guide is installed at the outer peripheral end portion of the inner casing as in Patent Document 1, it cannot interfere with the center rib as it is and cannot be assembled. Therefore, the flow guide is manufactured with a notch, and the center rib is assembled into the notch.

ただし、プラント運転時の軸方向伸び差の影響により、スチームガイドとセンターリブを組立て後に固定する、あるいは予め一体で製造することはできない。そのため、スチームガイドとセンターリブとの間に隙間を持たせた設計にする必要がある。しかしながら、低圧排気室、およびその内部構造物は、個々の寸法が大きく、また最終的に現地組み立てとなる。そのため、製作・組み立て精度を高く保つことは一般的に難しい。   However, the steam guide and the center rib cannot be fixed after assembling or manufactured in advance integrally because of the influence of the difference in the axial direction during plant operation. For this reason, it is necessary to design the gap between the steam guide and the center rib. However, the low-pressure exhaust chamber and its internal structure have large individual dimensions and are finally assembled on site. For this reason, it is generally difficult to maintain high production / assembly accuracy.

その結果、フローガイドの切込み部の幅がセンターリブの厚みより若干大きくなり、スチームガイドとセンターリブとの間に隙間ができる。この隙間は排気室サイズにより異なるが、例えば出力数百から一千MW程度のプラントの場合、平均的にセンターリブの厚み方向左右に数十mm程度あり、組み立て時に中心位置からずれる場合、最大でその2倍程度になり得る。構造的に見たときに、この隙間の大きさは低圧排気室の大きさ(一辺数mから10m)に比べ小さく、性能評価も容易ではなかったため、これまで特に問題にされることはなかった。しかし、詳細な三次元流体解析を行うことにより、この隙間から噴出する流れにより主流の流れが乱され、必ずしもディフューザ流路の性能を最大限に発揮できていないという問題が判明した。   As a result, the width of the cut portion of the flow guide becomes slightly larger than the thickness of the center rib, and a gap is formed between the steam guide and the center rib. This gap varies depending on the size of the exhaust chamber. For example, in the case of a plant with an output of several hundred to 1,000 MW, it is on the order of several tens of mm on the left and right in the thickness direction of the center rib. It can be about twice that. When viewed structurally, the size of this gap is smaller than the size of the low-pressure exhaust chamber (number of sides from 10 m to 10 m), and performance evaluation has not been easy. . However, by conducting a detailed three-dimensional fluid analysis, it was found that the main flow was disturbed by the flow ejected from this gap, and the performance of the diffuser flow path was not necessarily maximized.

タービン最終段動翼から排出された蒸気流は、ディフューザ流路部を通過する際、フローガイド表面近傍で加速される。その結果フローガイド表面の圧力は、周囲に比べ低い状態になる。一方、フローガイド裏側の領域は、一般に流れが淀んだ状態となっているため、周囲よりも圧力が高い状態となっている。そのため、センターリブとの隙間からフローガイド裏側の蒸気が主流側に噴出し、ディフューザ流路での流れを乱し混合損失を発生させ、想定ほどの性能が得られなくなるのである。しかしながら、このような課題について、上記特許文献1では何ら考慮されていない。   The steam flow discharged from the turbine last stage moving blade is accelerated in the vicinity of the flow guide surface when passing through the diffuser flow path. As a result, the pressure on the surface of the flow guide becomes lower than the surroundings. On the other hand, the area on the back side of the flow guide is generally in a state where the flow is stagnant, so that the pressure is higher than the surroundings. Therefore, the steam on the back side of the flow guide is ejected from the gap with the center rib to the main flow side, disturbing the flow in the diffuser flow path and generating a mixing loss, and the performance as expected cannot be obtained. However, such a problem is not considered at all in Patent Document 1.

そこで本発明の目的は、現状の製造・組み立て精度を変更することなく、フローガイドとセンターリブとの間の隙間流れによるディフューザ流路流れの乱れを低減し、高いディフューザ効果を発揮させることにより、タービンプラント効率を向上させることができる蒸気タービンの排気室を提供することにある。   Therefore, the object of the present invention is to reduce the turbulence in the flow of the diffuser flow path due to the gap flow between the flow guide and the center rib without changing the current manufacturing and assembly accuracy, and to exert a high diffuser effect. An object of the present invention is to provide an exhaust chamber of a steam turbine capable of improving turbine plant efficiency.

上記目的を達成するために、本発明では、タービンロータを内包する排気室内部ケーシングと、タービンロータに固定された最終段落を構成する動翼の下流に、排気室内部ケーシングの外周部に連続して設置された環状のフローガイドと、前記排気室内部ケーシングおよびフローガイドを取り囲む排気室外部ケーシングと、前記排気室外部ケーシング内部に設けられたロータ軸方向に延伸するセンターリブとを備え、タービンを駆動させた後の排気を下方の復水器に導く蒸気タービンの排気室において、前記フローガイドと前記センターリブとの嵌合部に、前記フローガイドと前記センターリブとの間に形成された隙間を塞ぐ隙間流れ防止部材を設けた。   In order to achieve the above object, in the present invention, the exhaust chamber inner casing containing the turbine rotor and the rotor blade constituting the final stage fixed to the turbine rotor are continuously connected to the outer peripheral portion of the exhaust chamber inner casing. An annular flow guide installed in the exhaust chamber, an exhaust chamber outer casing surrounding the exhaust chamber inner casing and the flow guide, and a center rib extending in the rotor axial direction provided inside the exhaust chamber outer casing, and a turbine. A gap formed between the flow guide and the center rib in the fitting portion between the flow guide and the center rib in the exhaust chamber of the steam turbine for guiding the exhaust after being driven to the condenser below. A crevice flow prevention member is provided to block the gap.

本発明によれば、現状の製造・組み立て精度を変えることなく、低圧排気室のフローガイドとセンターリブとの間の隙間流れによるディフューザ流路流れの乱れを低減し、高いディフューザ効果を発揮させることができ、タービンプラント効率を向上させることができる。   According to the present invention, it is possible to reduce the turbulence in the flow of the diffuser flow path due to the gap flow between the flow guide and the center rib of the low-pressure exhaust chamber without changing the current manufacturing and assembly accuracy, and to exhibit a high diffuser effect. This can improve the efficiency of the turbine plant.

蒸気タービンの排気装置の基本構造を模式的に表す側断面図である。It is a sectional side view showing typically the basic structure of the exhaust device of a steam turbine. 図1中のI−I断面による断面図である。It is sectional drawing by the II cross section in FIG. 排気室内におけるディフューザ流路部上半および、タービン最終段落周囲を模式的に表す側断面図である。FIG. 3 is a side cross-sectional view schematically showing the upper half of the diffuser flow path section in the exhaust chamber and the periphery of the turbine final stage. 低圧タービン外車室下半部の主要構造を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically the main structure of a low pressure turbine outer casing lower half part. ディフューザ流路の構成要素の一つであるフローガイドを軸方向から見た図である。It is the figure which looked at the flow guide which is one of the components of a diffuser flow path from the axial direction. ディフューザ流路の構成要素の一つであるフローガイドを側面から見た図である。It is the figure which looked at the flow guide which is one of the components of a diffuser flow path from the side. 図1中のタービン排気装置をII−II断面により切断した状態での、タービン上流側部分の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of a turbine upstream portion in a state where the turbine exhaust device in FIG. 1 is cut along a II-II section. 図7中の点線で囲まれた部分Vを軸方向から見た拡大図である。It is the enlarged view which looked at the part V enclosed by the dotted line in FIG. 7 from the axial direction. 図6中の点線で囲まれた部分IVを側面から見た拡大図である。It is the enlarged view which looked at the part IV enclosed with the dotted line in FIG. 6 from the side surface. 本発明に係る第1の実施形態を示す側面図である。1 is a side view showing a first embodiment according to the present invention. 本発明に係る第1の実施形態を示す軸方向正面図である。It is an axial front view showing a 1st embodiment concerning the present invention. 図11中のIII−III断面図である。It is III-III sectional drawing in FIG. 本発明の第2の実施形態における図11のIII−III断面図である。It is III-III sectional drawing of FIG. 11 in the 2nd Embodiment of this invention.

以下、本発明のタービン排気装置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, the form for implementing the turbine exhaust apparatus of this invention is demonstrated in detail with reference to drawings suitably.

以下、本発明の第1の実施形態について図を用いて説明する。本発明の理解を容易にするため、最初に従来のタービン排気室の構造について図1乃至図9を用いて説明した後、本実施形態に係るタービン排気室の構造について図10乃至図12を用いて説明する。   Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In order to facilitate understanding of the present invention, the structure of the conventional turbine exhaust chamber is first described with reference to FIGS. 1 to 9, and then the structure of the turbine exhaust chamber according to the present embodiment is used with reference to FIGS. 10 to 12. I will explain.

図1は低圧タービン排気室の基本構造を模式的に表す側断面図、図2は図1中のI−I断面による断面図である。図2において、ベアリングコーン3は説明のため図示を省略している。   FIG. 1 is a side sectional view schematically showing a basic structure of a low-pressure turbine exhaust chamber, and FIG. 2 is a sectional view taken along a line II in FIG. In FIG. 2, the bearing cone 3 is not shown for explanation.

図1及び図2に図示したタービン排気室101は、タービンロータ1を駆動させた後の排気を下方の復水器(図示せず)に導くものである。このタービン排気室101は、タービンロータ1を内包する排気室内部ケーシング2、タービンロータ1の軸受(図示せず)を取り囲むように設置されたベアリングコーン3、タービンロータ1に固定された最終段落を構成する動翼10の下流に、排気室内部ケーシング2の外周部に連続して設置された環状のフローガイド6、さらにこれら全てを取り囲むように形成された排気室外部ケーシング5を備えている。タービン排気室101は、排気室外部ケーシング5の下方に開口している排気室出口4を通じて下方の復水器と連結されている。前記ベアリングコーン3の外周壁面とフローガイド6の壁面および排気室外部ケーシング5の内壁面は、最終段動翼出口環帯11より排出された蒸気を、圧力回復を図りながら滑らかに下方の復水器に導く環状のディフューザ流路を形成している。   The turbine exhaust chamber 101 illustrated in FIGS. 1 and 2 guides exhaust after driving the turbine rotor 1 to a condenser (not shown) below. The turbine exhaust chamber 101 includes an exhaust chamber casing 2 containing the turbine rotor 1, a bearing cone 3 installed so as to surround a bearing (not shown) of the turbine rotor 1, and a final paragraph fixed to the turbine rotor 1. An annular flow guide 6 that is continuously installed on the outer periphery of the exhaust chamber inner casing 2 and an exhaust chamber outer casing 5 that is formed so as to surround all of them are provided downstream of the moving blade 10 that constitutes the rotor blade 10. The turbine exhaust chamber 101 is connected to a lower condenser through an exhaust chamber outlet 4 opened below the exhaust chamber outer casing 5. The outer peripheral wall surface of the bearing cone 3, the wall surface of the flow guide 6, and the inner wall surface of the exhaust chamber outer casing 5 are configured to smoothly condense the steam discharged from the final stage rotor blade outlet annulus 11 while recovering the pressure. An annular diffuser channel leading to the vessel is formed.

図3は、タービン最終段落およびディフューザ流路周辺の詳細断面図である。上記排気室内部ケーシングは、その内周側にダイヤフラム外輪14と内輪13によって支持される静翼12を備えており、タービンロータ1に設置された動翼(動翼10のみ図示)とともにタービン段落を形成している。一般に排気室内部ケーシングの内周側には、静翼の取り付け部であるダイヤフラム外輪14と内輪13(全体は図示せず)が環状に設けられている。環状に配置された静止側のダイヤフラム内輪13と回転側のタービンロータ1は適当な間隙を介して対向している。ロータ中心軸20周りに回転するタービンロータ1とダイヤフラム内輪13との間には、排気の漏洩を防ぐシール30が設けられている。また、ベアリングコーン3の内周側の空間には、タービンロータ1を支承する軸受(図示せず)が設置されている。   FIG. 3 is a detailed cross-sectional view around the turbine final stage and the diffuser flow path. The exhaust chamber inner casing includes a stationary blade 12 supported by a diaphragm outer ring 14 and an inner ring 13 on the inner peripheral side thereof, and a turbine stage together with a moving blade (only the moving blade 10 is shown) installed on the turbine rotor 1. Forming. In general, a diaphragm outer ring 14 and an inner ring 13 (the whole is not shown), which are attachment parts of a stationary blade, are provided in an annular shape on the inner peripheral side of the exhaust chamber inner casing. The stationary diaphragm inner ring 13 and the rotating turbine rotor 1 arranged in an annular shape face each other with an appropriate gap. A seal 30 is provided between the turbine rotor 1 that rotates about the rotor central axis 20 and the diaphragm inner ring 13 to prevent exhaust leakage. A bearing (not shown) that supports the turbine rotor 1 is installed in the space on the inner peripheral side of the bearing cone 3.

ここで、以下、フローガイド6の壁面のうち、タービン出口排気がディフューザ流路流入直後に接触するロータ側の壁面をフローガイド表面部6aといい、その裏側の壁面をフローガイド背面部6bということにする。   Hereafter, among the wall surfaces of the flow guide 6, the wall surface on the rotor side where the turbine outlet exhaust comes into contact immediately after flowing into the diffuser passage is referred to as the flow guide surface portion 6a, and the wall surface on the back side is referred to as the flow guide back surface portion 6b. To.

図4は、低圧タービンの排気室外部ケーシング5下半部の主要構造を模式的に示す斜視図である。センターリブ50の設置位置の理解を容易にするため、タービン翼,タービンロータ,軸受,排気室内部ケーシング,パイプ状部材等は図示を省略してある。この中にタービン翼とタービンロータを内包する排気室内部ケーシングが猫足支持台40で支持されるように設置され、その排気室内部ケーシングにフローガイドが取り付けられることになる。なお、図4は複流型の低圧タービン排気室を想定して描いているため、軸方向に対称な外車室の片側半分のみの表示としている。そのため、猫足支持台40も実際の半分の2箇所のみの表示となっている。   FIG. 4 is a perspective view schematically showing the main structure of the lower half portion of the exhaust chamber outer casing 5 of the low-pressure turbine. In order to facilitate understanding of the installation position of the center rib 50, the turbine blades, the turbine rotor, the bearings, the casing inside the exhaust chamber, the pipe-like member, and the like are not shown. The exhaust chamber inner casing containing the turbine blades and the turbine rotor is installed so as to be supported by the claw foot support 40, and the flow guide is attached to the exhaust chamber inner casing. Since FIG. 4 is drawn assuming a double-flow type low-pressure turbine exhaust chamber, only one half of the outer casing that is symmetrical in the axial direction is shown. Therefore, the claw foot support 40 is also displayed only in two places, which is half of the actual size.

排気室外部ケーシング5の内部には、排気室内部ケーシングを含むタービン組立体を支持するための部材を補強する強度部材が複数設けられている。その強度部材の1つとして、排気室外部ケーシング5の中央部に、ロータ軸方向に平行に延伸するセンターリブ50が設置される。   A plurality of strength members that reinforce members for supporting the turbine assembly including the exhaust chamber inner casing are provided inside the exhaust chamber outer casing 5. As one of the strength members, a center rib 50 extending parallel to the rotor axial direction is installed at the center of the exhaust chamber outer casing 5.

図5は、ディフューザ流路の構成要素の一つであるフローガイド6を軸方向から見た図であり、また図6は、そのフローガイド6を側面から見た図である。図5に示したようにフローガイド6の下部には、切れ込み部7が設けられている。この切れ込み部7をセンターリブ50に差し込むようにして、図1,図2に示したタービン排気室を組み上げる。   FIG. 5 is a view of the flow guide 6 that is one of the components of the diffuser flow path as seen from the axial direction, and FIG. 6 is a view of the flow guide 6 as seen from the side. As shown in FIG. 5, a notch 7 is provided in the lower part of the flow guide 6. The turbine exhaust chamber shown in FIGS. 1 and 2 is assembled by inserting the cut portion 7 into the center rib 50.

図7は、図1中のタービン排気装置をII−II断面により切断した状態での、タービン上流側部分の概略斜視図である。ただし、センターリブ50とフローガイド6の接合関係を理解しやすくするためにセンターリブ50は切断せずに点線で示している。   FIG. 7 is a schematic perspective view of a turbine upstream portion in a state where the turbine exhaust device in FIG. 1 is cut along a II-II cross section. However, in order to facilitate understanding of the joining relationship between the center rib 50 and the flow guide 6, the center rib 50 is indicated by a dotted line without being cut.

図8は、図7中の点線で囲まれたセンターリブ50とフローガイド6との嵌合部Vを軸方向から見た拡大図である。フローガイド6の切れ込み部7は、現地組み立てを容易にし、熱伸び差等も考慮して若干、センターリブ50の厚みよりも大きめに形成されている。そのため、切れ込み部7をセンターリブ50に差し込んで排気室を組み上げた場合、センターリブ50とフローガイド6との間には、図8に示した状態で隙間が存在する。   FIG. 8 is an enlarged view of the fitting portion V between the center rib 50 and the flow guide 6 surrounded by a dotted line in FIG. 7 as viewed from the axial direction. The cut portion 7 of the flow guide 6 is formed slightly larger than the thickness of the center rib 50 in order to facilitate on-site assembly and in consideration of a difference in thermal elongation. Therefore, when the cutout portion 7 is inserted into the center rib 50 and the exhaust chamber is assembled, a gap exists between the center rib 50 and the flow guide 6 in the state shown in FIG.

本発明者が、詳細な三次元流体解析を行ったところ、この隙間から噴出する流れにより主流の流れが乱され、必ずしもディフューザ流路の性能を最大限に発揮できていないという問題があることが判明した。   When the present inventor conducted a detailed three-dimensional fluid analysis, there is a problem that the flow of the main flow is disturbed by the flow ejected from the gap, and the performance of the diffuser flow path is not necessarily maximized. found.

タービン最終段動翼から排出された蒸気流は、ディフューザ流路部を通過する際、フローガイド6の表面近傍で加速される。その結果フローガイド6の表面の圧力は、周囲に比べ低い状態になる。一方、フローガイド裏側の領域は、一般に流れが淀んだ状態となっているため、周囲よりも圧力が高い状態となっている。そのため、センターリブとの隙間からフローガイド裏側の蒸気が主流側に噴出し、ディフューザ流路での流れを乱し混合損失を発生させ、想定ほどの性能が得られなくなるのである。   The steam flow discharged from the turbine last stage moving blade is accelerated near the surface of the flow guide 6 when passing through the diffuser flow path. As a result, the pressure on the surface of the flow guide 6 becomes lower than the surroundings. On the other hand, the area on the back side of the flow guide is generally in a state where the flow is stagnant, so that the pressure is higher than the surroundings. Therefore, the steam on the back side of the flow guide is ejected from the gap with the center rib to the main flow side, disturbing the flow in the diffuser flow path and generating a mixing loss, and the performance as expected cannot be obtained.

本発明は、上記したような問題点を解決するものでる。   The present invention solves the above-described problems.

図9は、図6中の点線で囲まれた部分IVを側面から見た拡大図であり、従来のフローガイド6下端部の構造を示す。   FIG. 9 is an enlarged view of a portion IV surrounded by a dotted line in FIG. 6 as viewed from the side, and shows the structure of the lower end portion of the conventional flow guide 6.

本発明の第1の実施形態を図10乃至図12を用いて説明する。図10は、本発明に係る第1の実施形態を示すフローガイド6の説明図であり、また図11は、その軸方向正面図である。図12は、図11に示したIII−III断面図である。   A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 10 is an explanatory view of the flow guide 6 showing the first embodiment according to the present invention, and FIG. 11 is an axial front view thereof. 12 is a cross-sectional view taken along the line III-III shown in FIG.

本実施例では、蒸気タービンの低圧排気室であって、排気室内部ケーシングの外周部に延長して設置されるフローガイド6と、センターリブ50との嵌合部において、フローガイド背面部6bにフローガイド6とセンターリブ50との間の嵌合部の隙間を塞ぐための隙間流れ防止板60を設置している。なお、図10では、フローガイド表面部側からフローガイド6自体を透過して見ており、隙間流れ防止板60は、図12に示したようにフローガイド背面部側に設置する。また、隙間流れ防止板60は、フローガイド6の設置後に取り付け可能なように構成する。   In the present embodiment, the flow guide 6 is a low-pressure exhaust chamber of a steam turbine, and is extended to the outer peripheral portion of the casing inside the exhaust chamber. A gap flow prevention plate 60 for closing the gap of the fitting portion between the flow guide 6 and the center rib 50 is provided. In FIG. 10, the flow guide 6 itself is seen through from the flow guide surface portion side, and the gap flow preventing plate 60 is installed on the flow guide rear surface side as shown in FIG. The gap flow prevention plate 60 is configured to be attachable after the flow guide 6 is installed.

具体的には、図11に示したように、あらかじめ連続的もしくは長軸方向に区分的に製造された隙間流れ防止板60を、フローガイド6とセンターリブ50との嵌合部に形成された隙間を埋めるように、隙間に沿ってセンターリブ50またはフローガイド6の何れか一方の裏面側に取り付け、リベット,ボルト締め、あるいは溶接などにて固定する。   Specifically, as shown in FIG. 11, a gap flow prevention plate 60 manufactured in advance continuously or piecewise in the long axis direction is formed in a fitting portion between the flow guide 6 and the center rib 50. It is attached to the back side of either the center rib 50 or the flow guide 6 along the gap so as to fill the gap, and is fixed by rivets, bolting or welding.

ただし、センターリブ50は基本的に強度部材であるため、センターリブ50側に取り付ける方が信頼性の面で望ましい。   However, since the center rib 50 is basically a strength member, it is desirable in terms of reliability that the center rib 50 is attached to the center rib 50 side.

隙間流れ防止板60は、センターリブとフローガイドとの嵌合部に形成された隙間を塞ぎ、隙間流れを防止する部材であり、図12に示したようにその断面形状をフローガイド6下端部の形状に沿うように曲げて製造した板である。なお、断面形状は特にこの例に限定されるものではなく、嵌合部に形成された隙間を塞ぐ形状であれば良い。   The gap flow preventing plate 60 is a member that blocks the gap formed in the fitting portion between the center rib and the flow guide and prevents the gap flow. As shown in FIG. It is the board manufactured by bending so that the shape of this may be followed. The cross-sectional shape is not particularly limited to this example, and may be any shape that closes the gap formed in the fitting portion.

本実施例のタービン排気室構造によれば、フローガイド6を据付後に、その隙間の大きさを確認しながら隙間流れ防止板60を取り付ければ良いため、高い組み立て精度を必要とせず、現地据付工事が簡単である。   According to the turbine exhaust chamber structure of the present embodiment, after the flow guide 6 is installed, it is only necessary to attach the gap flow prevention plate 60 while confirming the size of the gap. Is simple.

また、嵌合部に形成された隙間を塞いでいるので、フローガイド裏側の蒸気がセンターリブとの隙間を介して主流側に噴出することを防止できるので、ディフューザ流路での流れが乱されることもなく、混合損失の発生を抑制できる。そのため高いディフューザ効果を発揮させることができるので、結果的にタービンプラント効率を向上させることができる。   In addition, since the gap formed in the fitting portion is closed, it is possible to prevent the steam on the back side of the flow guide from being ejected to the main stream side through the gap with the center rib, so that the flow in the diffuser flow path is disturbed. Without any mixing loss. Therefore, since a high diffuser effect can be exhibited, the turbine plant efficiency can be improved as a result.

以上、本実施例のタービン排気室構造は、CFD解析結果から得られた知見に基づいて考案したものであり、その効果を従来技術と比較して、より確実に期待できる。   As described above, the turbine exhaust chamber structure of the present embodiment is devised based on the knowledge obtained from the CFD analysis result, and the effect can be expected more reliably than the conventional technology.

従って、本実施例のタービン排気室構造によれば、現状の製造・組み立て精度を変えることなく、低圧排気室のフローガイドとセンターリブとの間の隙間流れによるディフューザ流路流れの乱れを低減し、高いディフューザ効果を発揮させることにより、タービンプラント効率を向上させることができる。   Therefore, according to the turbine exhaust chamber structure of the present embodiment, the turbulence of the diffuser flow path due to the gap flow between the flow guide and the center rib of the low pressure exhaust chamber is reduced without changing the current manufacturing and assembly accuracy. The turbine plant efficiency can be improved by exhibiting a high diffuser effect.

次に、本発明の第2の実施形態について図を用いて説明する。本実施例は、図13に示したように実施例1で説明した隙間流れ防止板60の断面形状を概略「く」の字型に折り曲げられた形状にした点に特徴を有する。   Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 13, the present embodiment is characterized in that the cross-sectional shape of the gap flow preventing plate 60 described in the first embodiment is formed into a shape that is bent into a generally “<” shape.

本実施例の隙間流れ防止板は、屈曲部を挟んで2つの平板部60a,60bで構成されており、2つの平板部の一方の平板部60bが前記センターリブに固定され、もう一方の平板部60aが前記フローガイド背面部6bに固定せず、接触するように設置されている。   The gap flow preventing plate of this embodiment is composed of two flat plate portions 60a and 60b with a bent portion interposed therebetween, and one flat plate portion 60b of the two flat plate portions is fixed to the center rib, and the other flat plate portion. The part 60a is not fixed to the flow guide back surface part 6b but is installed so as to contact.

なお、平板部60aをフローガイド背面部6bに固定し、平板部60bをセンターリブ50に固定せず、接触するようにしても良い。   The flat plate portion 60a may be fixed to the flow guide back surface portion 6b, and the flat plate portion 60b may be contacted without being fixed to the center rib 50.

本実施例のタービン排気室構造によれば、実施例1と同様にフローガイド6を据付後に、その隙間の大きさを確認しながら隙間流れ防止板60を取り付ければ良いため、高い組み立て精度を必要とせず、現地据付工事が簡単である。   According to the turbine exhaust chamber structure of the present embodiment, after the flow guide 6 is installed in the same manner as in the first embodiment, it is only necessary to attach the gap flow prevention plate 60 while confirming the size of the gap. Therefore, high assembly accuracy is required. The installation work on the site is easy.

また、嵌合部に形成された隙間を塞いでいるので、フローガイド裏側の蒸気がセンターリブとの隙間を介して主流側に噴出することを防止でき、ディフューザ流路での流れが乱されることもなく、混合損失の発生を抑制できる。そのため高いディフューザ効果を発揮させることができるので、結果的にタービンプラント効率を向上させることができる。   Further, since the gap formed in the fitting portion is closed, it is possible to prevent the steam on the back side of the flow guide from being ejected to the mainstream side through the gap with the center rib, and the flow in the diffuser flow path is disturbed. In addition, the occurrence of mixing loss can be suppressed. Therefore, since a high diffuser effect can be exhibited, the turbine plant efficiency can be improved as a result.

また本実施例のタービン排気室構造によれば加えて次のような効果が得られる。   In addition, according to the turbine exhaust chamber structure of the present embodiment, the following effects can be obtained.

センターリブ50またはフローガイド6の何れか一方のみに固定された構造なので、内車室と外車室との間に軸方向の熱伸び差が生じても問題が生じない。   Since the structure is fixed to only one of the center rib 50 or the flow guide 6, no problem occurs even if a difference in axial thermal expansion occurs between the inner casing and the outer casing.

また、「く」の字型に屈曲させた形状を採用した場合、2辺ある平板部60a,60bの一方の面60aをフローガイド6の背面部に固定し、もう一方の面60bをセンターリブ50に接触するように設置すると次の理由でより良い。すなわち、隙間流れ防止板60を、ディフューザ流路側よりも相対的に圧力の高いフローガイド6の背面側に設置することにより、隙間流れ防止板60がセンターリブ50接触面に押し付けられる状態になるので、隙間から噴出しようとする蒸気により振動が発生する恐れがない。   Further, when a shape bent in a “<” shape is adopted, one surface 60a of the flat plate portions 60a and 60b having two sides is fixed to the back surface portion of the flow guide 6, and the other surface 60b is fixed to the center rib. If it is installed so as to contact 50, it is better for the following reason. That is, the gap flow prevention plate 60 is pressed against the contact surface of the center rib 50 by installing the gap flow prevention plate 60 on the back side of the flow guide 6 having a relatively higher pressure than the diffuser flow path side. There is no risk of vibrations caused by the steam that is about to be ejected from the gap.

以上、本発明は、CFD解析結果から得られた知見に基づいて考案したものであり、その効果を従来技術と比較して、より確実に期待できる。   As described above, the present invention has been devised based on the knowledge obtained from the CFD analysis results, and the effect can be expected more reliably than the conventional technology.

従って、本実施例のタービン排気室構造によれば、現状の製造・組み立て精度を変えることなく、低圧排気室のフローガイドとセンターリブとの間の隙間流れによるディフューザ流路流れの乱れを低減し、高いディフューザ効果を発揮させることにより、タービンプラント効率を向上させることができる。   Therefore, according to the turbine exhaust chamber structure of the present embodiment, the turbulence of the diffuser flow path due to the gap flow between the flow guide and the center rib of the low pressure exhaust chamber is reduced without changing the current manufacturing and assembly accuracy. The turbine plant efficiency can be improved by exhibiting a high diffuser effect.

1 タービンロータ
2 排気室内部ケーシング
3 ベアリングコーン
4 排気室出口
5 排気室外部ケーシング
6 フローガイド
10 動翼
11 最終段動翼出口環帯
12 静翼
13 ダイヤフラム内輪
14 ダイヤフラム外輪
20 ロータ中心軸
30 シール
40 猫足支持台
50 センターリブ
60 隙間流れ防止板
101 タービン排気室
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Turbine rotor 2 Exhaust chamber inner casing 3 Bearing cone 4 Exhaust chamber outlet 5 Exhaust chamber outer casing 6 Flow guide 10 Rotor blade 11 Final stage rotor blade outlet ring 12 Stator vane 13 Diaphragm inner ring 14 Diaphragm outer ring 20 Rotor center shaft 30 Seal 40 Clawfoot support 50 Center rib
60 Clearance flow prevention plate 101 Turbine exhaust chamber

Claims (5)

タービンロータを内包する排気室内部ケーシングと、タービンロータに固定された最終段落を構成する動翼の下流に、排気室内部ケーシングの外周部に連続して設置された環状のフローガイドと、前記排気室内部ケーシングおよび前記フローガイドを取り囲む排気室外部ケーシングと、前記排気室外部ケーシング内部に設けられたロータ軸方向に延伸するセンターリブとを備え、タービンを駆動させた後の排気を下方の復水器に導く蒸気タービンの排気室において、
前記フローガイドと前記センターリブとの嵌合部に設置され、前記フローガイドと前記センターリブとの間に形成された隙間を塞ぐ隙間流れ防止部材を備えることを特徴とする蒸気タービンの排気室。
An exhaust chamber inner casing containing the turbine rotor, an annular flow guide continuously installed on the outer peripheral portion of the exhaust chamber inner casing downstream of the moving blade constituting the final stage fixed to the turbine rotor, and the exhaust An exhaust chamber outer casing that surrounds the indoor casing and the flow guide, and a center rib that extends in the axial direction of the rotor provided inside the exhaust chamber outer casing, and exhausts the exhaust gas after driving the turbine to the lower condensate In the exhaust chamber of the steam turbine leading to the
An exhaust chamber of a steam turbine, comprising: a gap flow preventing member that is installed at a fitting portion between the flow guide and the center rib and closes a gap formed between the flow guide and the center rib.
前記隙間流れ防止部材は、前記センターリブまたは前記フローガイド背面部のどちらか一方にのみ固定されていることを特徴とする請求項1に記載の蒸気タービンの排気室。   2. The exhaust chamber of a steam turbine according to claim 1, wherein the gap flow preventing member is fixed only to either the center rib or the back surface of the flow guide. 前記隙間流れ防止部材は、その断面形状がくの字型に屈曲した板状の部材であり、屈曲部を挟んで2つの平板部を有し、2つの前記平板部のどちらか一方を、前記フローガイド背面部に固定し、他方の平板部を前記センターリブに接触させていることを特徴とする請求項2に記載の蒸気タービンの排気室。   The gap flow preventing member is a plate-like member whose cross-sectional shape is bent in a dogleg shape, and has two flat plate portions sandwiching the bent portion, and either one of the two flat plate portions is connected to the flow. The exhaust chamber of the steam turbine according to claim 2, wherein the exhaust chamber of the steam turbine is fixed to the back surface of the guide, and the other flat plate is in contact with the center rib. 前記隙間流れ防止部材は、前記フローガイドを前記蒸気タービンの排気室に設置後に、前記フローガイドまたは前記センターリブに接合できるように構成されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の蒸気タービンの排気室。   4. The gap flow preventing member is configured to be able to be joined to the flow guide or the center rib after the flow guide is installed in an exhaust chamber of the steam turbine. The exhaust chamber of the steam turbine according to claim 1. タービンロータを内包する排気室内部ケーシングと、タービンロータに固定された最終段落を構成する動翼の下流に、排気室内部ケーシングの外周部に連続して設置された環状のフローガイドと前記排気室内部ケーシングおよびフローガイドを取り囲む排気室外部ケーシングと、前記排気室外部ケーシング内部に設けられたロータ軸方向に延伸するセンターリブとを備え、タービンを駆動させた後の排気を下方の復水器に導く蒸気タービンの排気室の改造方法であって、
前記フローガイドの切り込み部に前記センターリブを差し込んだ際に形成される、前記フローガイドと前記センターリブとの間の隙間に、該隙間を塞ぐ部材を取り付けることを特徴とする蒸気タービンの排気室の改造方法。
An exhaust chamber inner casing containing the turbine rotor, an annular flow guide continuously installed on the outer peripheral portion of the exhaust chamber inner casing downstream of the moving blade constituting the final stage fixed to the turbine rotor, and the exhaust chamber An exhaust chamber outer casing that surrounds the inner casing and the flow guide, and a center rib that extends in the axial direction of the rotor provided inside the exhaust chamber outer casing, and exhausts after driving the turbine to the lower condenser A method of remodeling the exhaust chamber of a leading steam turbine,
An exhaust chamber of a steam turbine, wherein a member that closes the gap is formed in a gap between the flow guide and the center rib, which is formed when the center rib is inserted into the cut portion of the flow guide. Remodeling method.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120183397A1 (en) * 2011-01-14 2012-07-19 Hitachi, Ltd. Exhaust System for Steam Turbine
CN103498707A (en) * 2013-09-05 2014-01-08 大连卓远重工有限公司 Supercritical steam turbine low-pressure cylinder
US10895169B2 (en) 2017-02-14 2021-01-19 Mitsubishi Power, Ltd. Exhaust casing, and steam turbine provided with same
CN112513427A (en) * 2018-09-28 2021-03-16 三菱动力株式会社 Exhaust chamber of steam turbine, and method for retrofitting steam turbine

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120183397A1 (en) * 2011-01-14 2012-07-19 Hitachi, Ltd. Exhaust System for Steam Turbine
US9033656B2 (en) * 2011-01-14 2015-05-19 Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. Exhaust system for steam turbine
CN103498707A (en) * 2013-09-05 2014-01-08 大连卓远重工有限公司 Supercritical steam turbine low-pressure cylinder
US10895169B2 (en) 2017-02-14 2021-01-19 Mitsubishi Power, Ltd. Exhaust casing, and steam turbine provided with same
CN112513427A (en) * 2018-09-28 2021-03-16 三菱动力株式会社 Exhaust chamber of steam turbine, and method for retrofitting steam turbine
CN112513427B (en) * 2018-09-28 2023-02-17 三菱重工业株式会社 Exhaust chamber of steam turbine, and method for retrofitting steam turbine

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