JP2012122407A - タービンの蒸気入口構造 - Google Patents

Abstract

【課題】蒸気供給管の出口から流出した蒸気をノズル部に導く蒸気流路内における蒸気流の乱れを低減させ、蒸気流路内における蒸気流の圧力損失を低減させる。
【解決手段】蒸気タービン１の蒸気入口部に設置されて、車室２の外部から供給された蒸気を、車室２の軸方向の双方に対照的に流すようにして転向させるタービンの蒸気入口構造であって、所定の間隔をあけ、互いに対向するようにして配置された二枚の隔壁１１と、これら二枚の隔壁１１の外側に位置する周端部に沿って、これら二枚の隔壁１１を連結する側板１５と、二枚の隔壁１１、および側板１５とともに蒸気流路２０を形成するとともに、二枚の隔壁１１を連結するガイド板１６，１７とを備え、ガイド板１６，１７は、蒸気流路２０の入口から出口にかけて蒸気流路２０の流路断面積を徐々に大きくした後、蒸気流路２０の流路断面積を徐々に小さくするようにして設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、蒸気タービンの蒸気入口部に設置されて、車室の外部から供給された蒸気を、車室の軸方向の双方に対照的に流すようにして転向させるタービンの蒸気入口構造に関するものである。

蒸気タービンの蒸気入口部に設置されて、車室の外部から供給された蒸気を、車室の軸方向の双方に対照的に流すようにして転向させるタービンの蒸気入口構造としては、例えば、特許文献１に開示されたものが知られている。

特開２００２−１６１７０６号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されたタービンの蒸気入口構造では、蒸気供給管１０の出口から流出した蒸気をノズル部に導く蒸気流路内に、複数本の支持棒５０が設けられている。そのため、これら支持棒５０により蒸気流に乱れが生じ、蒸気流の圧力損失が増大して、蒸気タービンの効率が低下してしまうといった問題点があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、蒸気供給管の出口から流出した蒸気をノズル部に導く蒸気流路内における蒸気流の乱れを低減させ、蒸気流路内における蒸気流の圧力損失を低減させることができるタービンの蒸気入口構造を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明に係るタービンの蒸気入口構造は、蒸気タービンの蒸気入口部に設置されて、車室の外部から供給された蒸気を、車室の軸方向の双方に対照的に流すようにして転向させるタービンの蒸気入口構造であって、所定の間隔をあけ、互いに対向するようにして配置された二枚の隔壁と、これら二枚の隔壁の外側に位置する周端部に沿って、これら二枚の隔壁を連結する側板と、前記二枚の隔壁、および前記側板とともに蒸気流路を形成するとともに、前記二枚の隔壁を連結するガイド板とを備え、前記ガイド板は、前記蒸気流路の入口から前記蒸気流路の出口にかけて前記蒸気流路の流路断面積を徐々に大きくした後、前記蒸気流路の流路断面積を徐々に小さくするようにして設けられている。

本発明に係るタービンの蒸気入口構造によれば、二枚の隔壁が側板およびガイド板のみを介して連結されることになる。
これにより、従来、蒸気流路内に設けられていた連結棒を蒸気流路内からなくすことができて、蒸気供給管の出口から流出した蒸気をノズル部に導く蒸気流路内における蒸気流の乱れを低減させ、蒸気流路内における蒸気流の圧力損失を低減させることができる。
また、本発明に係るタービンの蒸気入口構造によれば、ガイド板が、蒸気流路の入口から蒸気流路の出口にかけて蒸気流路の流路断面積を徐々に大きくした後、蒸気流路の流路断面積を徐々に小さくするようにして設けられている。
これにより、蒸気供給管の出口から流出した蒸気をノズル部に導く蒸気流路内における蒸気流の乱れをさらに低減させ、蒸気流路内における蒸気流の圧力損失をさらに低減させることができる。

上記タービンの蒸気入口構造において、前記二枚の隔壁を連結する複数本の連結棒が、前記蒸気流路の外に設けられているとさらに好適である。

このようなタービンの蒸気入口構造によれば、二枚の隔壁が側板およびガイド板の他、複数本の連結棒を介して連結されることになる。
これにより、二枚の隔壁をより強固に連結することができて、機械的強度をさらに向上させることができる。

本発明に係る蒸気タービンは、蒸気供給管の出口から流出した蒸気をノズル部に導く蒸気流路内における蒸気流の乱れを低減させ、蒸気流路内における蒸気流の圧力損失を低減させることができるタービンの蒸気入口構造を具備しているので、当該蒸気タービンの効率を向上させることができる。

本発明によれば、蒸気供給管の出口から流出した蒸気をノズル部に導く蒸気流路内における蒸気流の乱れを低減させ、蒸気流路内における蒸気流の圧力損失を低減させることができるという効果を奏する。

本発明の第１実施形態に係るタービンの蒸気入口構造を具備した蒸気タービンの断面図である。 図１のII−II矢視断面図である。 本発明の第２実施形態に係るタービンの蒸気入口構造の断面図であって、図２と同様の図である。 本発明の第３実施形態に係るタービンの蒸気入口構造の断面図であって、図２と同様の図である。

〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態に係るタービンの蒸気入口構造について、図１および図２を参照しながら説明する。
図１は本実施形態に係るタービンの蒸気入口構造を具備した蒸気タービンの断面図、図２は図１のII−II矢視断面図である。

図１および図２に示すように、本実施形態に係るタービンの蒸気入口構造１０は、例えば、火力発電タービン、原子力発電タービン等の蒸気タービン１の蒸気入口部に設置されて、車室２の外部から供給された蒸気を、車室２の軸方向の双方に対照的に流すようにして転向させるものである。
なお、図２に示すように、車室２は、上車室３と下車室４とを備えている。

図１または図２に示すように、タービンの蒸気入口構造１０は、二枚の仕切板（隔壁）１１，１２と、連結板１３と、連結棒１４と、側板１５と、第一のガイド板１６と、第二のガイド板１７とを備えている。

仕切板１１，１２はそれぞれ、中央部に蒸気タービン１のロータ軸（回転軸）５が挿通される正面視円形状を呈する開口６が設けられた、正面視（略）輪形状（ドーナツ形状）を呈する板状の部材であり、上下対称な二分割構造とされている（図２参照）。これら仕切板１１，１２は、互いに対向するようにして配置されており、仕切板１１と仕切板１２との間には、所定（一定）の間隔が形成されるようになっている。また、開口６の半径方向外側近傍には、周方向および板厚方向に沿ってノズル部１８が設けられている。そして、ノズル部１８を通過して、車室２の軸方向の双方に導かれた蒸気は、ノズル部１８と対向するようにしてロータ軸５に取り付けられた第一段動翼１９に衝突するようになっている。

連結板１３は、中央部に蒸気タービン１のロータ軸５が挿通される正面視円形状を呈する中空部が設けられた、中空円筒形状を呈する板状の部材であり、仕切板１１の内周側の周端部（半径方向内側の端部）と、仕切板１２の内周側の周端部（半径方向内側の端部）とを連結する部材である。また、中空部を形成する連結板１３の内周面（半径方向内側の周面）は、開口６を形成する仕切板１１，１２の内周側の端面と、同一平面を形成するようにして形成されている。

連結棒１４は、仕切板１１と仕切板１２とを、仕切板１１，１２の半径方向における中央部で、かつ、側板１５、第一のガイド板１６、および第二のガイド板１７とで形成される蒸気流路２０の外側において連結する、中実円柱形状を呈する複数本（本実施形態では四本）の棒状の部材である。

側板１５は、仕切板１１の外周側の周端部（半径方向外側の端部）と、仕切板１２の外周側の周端部（半径方向外側の端部）とを連結する板状の部材であり、側板１５の外周面（半径方向外側の周面）は、仕切板１１，１２の外周側の端面と、同一平面を形成するようにして形成されている。また、側板１５は、車室２の両側方（図１における上方および下方：図２における左方および右方）において不連続とされ、この不連続とされた部分における仕切板１１，１２および側板１５の端面で、正面視（略）楕円形状を呈する開口２１が形成されるようになっている。開口２１にはそれぞれ、蒸気流路２０と連通する蒸気入口管２２の一端（下流端）が連続するようにして接続されており、蒸気入口管２２の他端（上流端）には、蒸気供給管２３の一端（下流端）が、フランジ２４を介して接続されている。

なお、蒸気入口管２２の他端に形成される入口開口および蒸気供給管２３の一端に形成される出口開口の正面視形状は、円形状とされている。また、蒸気入口管２２の他端に形成される入口開口および蒸気供給管２３の一端に形成される出口開口の流路断面積は、開口２１の流路断面積と（略）同じとされている。

第一のガイド板１６は、仕切板１１と仕切板１２とを連結するとともに、蒸気流路２０の半径方向内側に配置されて蒸気流路２０を形成する板状の部材であり、蒸気流路２０の流路断面積が徐々に大きくなるように湾曲させられている。
第二のガイド板１７は、仕切板１１と仕切板１２とを連結するとともに、蒸気流路２０の半径方向外側に配置されて蒸気流路２０を形成する板状の部材であり、蒸気流路２０の流路断面積が徐々に小さくなるように湾曲させられている。

また、これら第一のガイド板１６および第二のガイド板１７は、開口２１から流入した蒸気が、ロータ軸５の軸方向まわり（図２において時計方向まわり）に回転（旋回）するように配置されている。すなわち、第一のガイド板１６および第二のガイド板１７は、開口２１から蒸気流路２０の流路長における（略）中央に向かう蒸気流路２０の流路断面積を徐々に大きくした後、蒸気流路２０の流路長における（略）中央からノズル部１８に向かう蒸気流路２０の流路断面積を徐々に小さくするとともに、開口２１から流入した蒸気に、ロータ軸５の軸方向まわりに回転する回転力（旋回力）を付与するように配置されている。
なお、図２中の符号Ｂは、車室２（より詳しくは、下車室４）が設置される（を支持する）架台である。

本実施形態に係るタービンの蒸気入口構造１０によれば、二枚の仕切板１１，１２が側板１５、第一のガイド板１６、および第二のガイド板１７のみを介して連結されることになる。
これにより、従来、蒸気流路内に設けられていた連結棒を蒸気流路内からなくすことができて、蒸気供給管２３の出口から流出した蒸気をノズル部１８に導く蒸気流路２０内における蒸気流の乱れを低減させ、蒸気流路２０内における蒸気流の圧力損失を低減させることができる。

また、本実施形態に係るタービンの蒸気入口構造１０によれば、第一のガイド板１６および第二のガイド板１７が、蒸気流路２０の入口から蒸気流路２０の出口にかけて蒸気流路２０の流路断面積を徐々に大きくした後、蒸気流路２０の流路断面積を徐々に小さくするようにして設けられている。
これにより、蒸気供給管２３の出口から流出した蒸気をノズル部１８に導く蒸気流路２０内における蒸気流の乱れをさらに低減させ、蒸気流路２０内における蒸気流の圧力損失をさらに低減させることができる。

さらに、本実施形態に係るタービンの蒸気入口構造１０によれば、二枚の仕切板１１，１２を連結する複数本の連結棒１４が、蒸気流路２０の外側に設けられており、二枚の仕切板１１，１２が、側板１５、第一のガイド板１６、および第二のガイド板１７の他、複数本の連結棒１４を介して連結されることになる。
これにより、二枚の仕切板１１，１２をより強固に連結することができて、機械的強度をさらに向上させることができる。

〔第２実施形態〕
本発明の第２実施形態に係るタービンの蒸気入口構造について、図３を参照しながら説明する。
図３は本実施形態に係るタービンの蒸気入口構造の断面図であって、図２と同様の図である。

図３に示すように、本実施形態に係るタービンの蒸気入口構造３０は、第一のガイド板１６および第二のガイド板１７の代わりに、ガイド板３１が設けられているという点で上述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、上述した第１実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。

図３に示すように、ガイド板３１は、正面視瞳形状を呈するとともに、仕切板１１と仕切板１２とを連結する二枚の板状の部材からなり、蒸気流路２０の流路断面積が徐々に大きくなった後、徐々に小さくなるように湾曲させられている。すなわち、これら二枚のガイド板３１は、開口２１から蒸気流路２０の流路長における（略）中央に向かう蒸気流路２０の流路断面積を徐々に大きくした後、蒸気流路２０の流路長における（略）中央からノズル部１８に向かう蒸気流路２０の流路断面積を徐々に小さくするように配置されている。

なお、本実施形態において、蒸気供給管２３は、他端から一端にかけて一定の流路断面積を有する直管とされ、蒸気入口管２２は、他端近傍から一端にかけて、流路断面積が徐々に大きくなるように形成された直管とされており、これら蒸気供給管２３および蒸気入口管２２は、長手方向軸線が、ロータ軸５の回転軸線を含む水平面内に位置するようにして配置されている。
また、本実施形態において、連結棒１４は、六本とされている。

本実施形態に係るタービンの蒸気入口構造３０の作用効果は、上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。

〔第３実施形態〕
本発明の第３実施形態に係るタービンの蒸気入口構造について、図４を参照しながら説明する。
図４は本実施形態に係るタービンの蒸気入口構造の断面図であって、図２と同様の図である。

図４に示すように、本実施形態に係るタービンの蒸気入口構造４０は、第一のガイド板１６および第二のガイド板１７の代わりに、第一のガイド板４１および第二のガイド板４２が設けられ、蒸気が車室２の上方（図４における上方）のみから導入されるという点で上述した第１実施形態のものと異なる。その他の構成要素については上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではそれら構成要素についての説明は省略する。
なお、上述した第１実施形態と同一の構成要素には、同一の符号を付してその説明を省略する。

図４に示すように、第一のガイド板４１は、長手方向軸線が、ロータ軸５の回転軸線を含む垂直面内に位置するようにして、開口２１の近傍に配置され、仕切板１１と仕切板１２とを連結する平板状の部材である。
第二のガイド板４２は、正面視涙形状を呈するとともに、仕切板１１と仕切板１２とを連結する板状の部材であり、蒸気流路２０の流路断面積が徐々に大きくなった後、徐々に小さくなるように湾曲させられている。すなわち、第二のガイド板４２は、開口２１から蒸気流路２０の流路長における（略）中央に向かう蒸気流路２０の流路断面積を徐々に大きくした後、蒸気流路２０の流路長における（略）中央からノズル部１８に向かう蒸気流路２０の流路断面積を徐々に小さくするように配置されている。

なお、本実施形態において、蒸気供給管２３は、第２実施形態と同様、他端から一端にかけて一定の流路断面積を有する直管とされ、蒸気入口管２２は、第２実施形態と同様、他端近傍から一端にかけて、流路断面積が徐々に大きくなるように形成された直管とされており、これら蒸気供給管２３および蒸気入口管２２は、長手方向軸線が、ロータ軸５の回転軸線を含む垂直面内に位置するようにして配置されている。
また、本実施形態において、連結棒１４は、五本とされている。

本実施形態に係るタービンの蒸気入口構造４０の作用効果は、上述した第１実施形態のものと同じであるので、ここではその説明を省略する。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜必要に応じて変形・変更実施可能である。

１ 蒸気タービン
２ 車室
３ 上車室
４ 下車室
１０ タービンの蒸気入口構造
１１ 仕切板（隔壁）
１２ 仕切板（隔壁）
１５ 側板
１６ 第一のガイド板
１７ 第二のガイド板
２０ 蒸気流路
３０ タービンの蒸気入口構造
３１ ガイド板
４０ タービンの蒸気入口構造
４１ 第一のガイド板
４２ 第二のガイド板

Claims (3)

1. 蒸気タービンの蒸気入口部に設置されて、車室の外部から供給された蒸気を、車室の軸方向の双方に対照的に流すようにして転向させるタービンの蒸気入口構造であって、
   所定の間隔をあけ、互いに対向するようにして配置された二枚の隔壁と、これら二枚の隔壁の外側に位置する周端部に沿って、これら二枚の隔壁を連結する側板と、前記二枚の隔壁、および前記側板とともに蒸気流路を形成するとともに、前記二枚の隔壁を連結するガイド板とを備え、
   前記ガイド板は、前記蒸気流路の入口から前記蒸気流路の出口にかけて前記蒸気流路の流路断面積を徐々に大きくした後、前記蒸気流路の流路断面積を徐々に小さくするようにして設けられていることを特徴とするタービンの蒸気入口構造。
2. 前記二枚の隔壁を連結する複数本の連結棒が、前記蒸気流路の外に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のタービンの蒸気入口構造。
3. 請求項１または２に記載のタービンの蒸気入口構造を具備していることを特徴とする蒸気タービン。

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