JP2013050054A - Steam turbine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、蒸気タービンに関する。 Embodiments of the present invention relate to a steam turbine.
蒸気タービンの効率向上の観点から、現在、温度が600℃程度の主流蒸気を用いた蒸気タービンが実用化されている。蒸気タービンの効率をさらに向上させるため、主流蒸気の温度を650〜750℃程度にすることが検討され、開発が進められている。 From the viewpoint of improving the efficiency of steam turbines, steam turbines using mainstream steam having a temperature of about 600 ° C. are currently in practical use. In order to further improve the efficiency of the steam turbine, the temperature of the mainstream steam is considered to be about 650 to 750 ° C., and development is being advanced.
このような蒸気タービンにおいては、主流蒸気が高温であるため、構成部品によっては耐熱合金で構成することが必要となる。しかしながら、耐熱合金が高価であること、耐熱合金では大型部品の製作が困難であることなどの理由から、耐熱合金を使用せずに、蒸気タービンの構成部品を冷却蒸気によって冷却する技術が検討されている。 In such a steam turbine, since the mainstream steam is high temperature, some components need to be made of a heat-resistant alloy. However, due to the high cost of heat-resistant alloys and the difficulty in producing large parts with heat-resistant alloys, technology to cool steam turbine components with cooling steam without using heat-resistant alloys has been studied. ing.
従来の冷却技術において、タービンロータを冷却する場合、タービンロータの周囲に供給された冷却蒸気は、最終的に主流蒸気側に流出する。そのため、主流蒸気の温度が低下し、翼列部の二次流れ損失の増大を招き、タービン効率が低下する。 In the conventional cooling technique, when cooling the turbine rotor, the cooling steam supplied around the turbine rotor finally flows out to the mainstream steam side. As a result, the temperature of the mainstream steam decreases, leading to an increase in secondary flow loss in the blade row, and turbine efficiency decreases.
本発明が解決しようとする課題は、冷却する構成部品を確実に冷却するとともに、冷却蒸気によるタービン効率の低下を抑制することができる蒸気タービンを提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a steam turbine capable of reliably cooling components to be cooled and suppressing a decrease in turbine efficiency due to cooling steam.
実施形態の蒸気タービンは、ケーシングと、前記ケーシングに貫設されたタービンロータと、前記タービンロータの周方向に複数の動翼を植設して構成され、タービンロータ軸方向に複数段備えられた動翼翼列と、前記ケーシングの内周に設けられたダイアフラム外輪と、前記ダイアフラム外輪の内側に設けられたダイアフラム内輪と、前記ダイアフラム外輪と前記ダイアフラム内輪との間に、周方向に複数の静翼を取り付けて構成され、タービンロータ軸方向に、前記動翼翼列と交互に複数段備えられた静翼翼列とを備える。さらに、第1段の前記静翼翼列よりも上流側の前記タービンロータの表面に冷却蒸気を供給する冷却蒸気供給機構と、冷却蒸気によって冷却される最も下流段のタービン段落を構成する、前記ダイアフラム内輪、前記静翼および前記ダイアフラム外輪、または冷却蒸気によって冷却される最も下流段のタービン段落よりも一段下流のタービン段落を構成する、前記ダイアフラム内輪、前記静翼および前記ダイアフラム外輪に形成され、冷却蒸気の少なくとも一部を回収して、前記ケーシングの内周に形成された抽気口に導く冷却蒸気回収流路とを備える。 The steam turbine according to the embodiment includes a casing, a turbine rotor penetrating the casing, and a plurality of moving blades implanted in the circumferential direction of the turbine rotor, and is provided with a plurality of stages in the turbine rotor axial direction. A plurality of stationary blades in the circumferential direction between the blade cascade, the diaphragm outer ring provided on the inner periphery of the casing, the diaphragm inner ring provided on the inner side of the diaphragm outer ring, and the diaphragm outer ring and the diaphragm inner ring And the stationary blade cascade provided in a plurality of stages alternately with the moving blade cascade in the axial direction of the turbine rotor. The diaphragm further comprises a cooling steam supply mechanism for supplying cooling steam to the surface of the turbine rotor upstream of the first stage stationary blade cascade, and a most downstream stage turbine stage cooled by the cooling steam. An inner ring, the stationary blade and the diaphragm outer ring, or a cooling stage formed in the diaphragm inner ring, the stationary blade and the diaphragm outer ring, which constitutes a turbine stage which is one stage downstream of the most downstream turbine stage cooled by cooling steam. A cooling steam recovery passage for recovering at least a part of the steam and leading to an extraction port formed in an inner periphery of the casing;
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施の形態)
図1は、第1の実施の形態の蒸気タービン10の、タービンロータ22の中心軸を含む断面(子午断面)を示す図である。なお、以下において、同一の構成部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略または簡略する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a cross section (meridian cross section) including a central axis of a
また、以下において、蒸気タービン10として、高圧タービンを例示して説明するが、中圧タービン、さらには超高圧タービンにも本実施の形態の構成を適用することができる。
In the following, a high-pressure turbine will be described as an example of the
図1に示すように、蒸気タービン10は、内部ケーシング20とその外側に設けられた外部ケーシング21とから構成される二重構造のケーシングを備えている。内部ケーシング20内には、タービンロータ22が貫設されている。このタービンロータ22には、タービンロータ軸方向に複数段のロータディスク23が形成されている。各ロータディスク23には、複数の動翼24が周方向に植設され、動翼翼列25を構成している。
As shown in FIG. 1, the
内部ケーシング20の内周側には、ダイアフラム外輪26が周方向に亘って備えられている。このダイアフラム外輪26の内側には、ダイアフラム内輪27が周方向に亘って備えられている。
A diaphragm
ダイアフラム外輪26とダイアフラム内輪27との間には、複数の静翼28(ノズル)が周方向に支持され、静翼翼列29を構成している。この静翼翼列29は、各動翼翼列25の上流側に設けられ、タービンロータ軸方向に、静翼翼列29と動翼翼列25とを交互に複数段備えている。そして、静翼翼列29と動翼翼列25とによって1つのタービン段落を構成している。
Between the diaphragm
なお、ここでは、抽気口36を第5段のタービン段落の直下流側に備えた一例を示しているが、抽気口36を設ける位置は、この位置に限られるものではない。また、抽気口36は、ダイアフラム外輪26の外周側に周方向に亘って形成され、図示しない抽気管に連通されている。
Here, an example is shown in which the
ダイアフラム内輪27のタービンロータ22に対向する側には、ラビリンスシール30が設けられている。これによって、ダイアフラム内輪27とタービンロータ22との間から下流側への蒸気の漏洩を抑制している。
A
また、蒸気タービン10には、蒸気入口管31が、外部ケーシング21および内部ケーシング20を貫通して設けられ、蒸気入口管31の端部が、ノズルボックス32に連通して接続されている。なお、ノズルボックス32の出口に、第1段の静翼28が備えられている。
Further, the
ノズルボックス32が備えられる位置よりも外側(タービンロータ22に沿う方向の外側であり、図1ではノズルボックス32よりも左側)の内部ケーシング20および外部ケーシング21の内周には、タービンロータ軸方向に沿って、複数のグランドラビリンスシール33が設けられ、内部ケーシング20および外部ケーシング21とタービンロータ22との間における、蒸気の外部への漏洩を防止している。
On the inner periphery of the
さらに、蒸気タービン10には、冷却蒸気供給機構の一部として機能する冷却蒸気導入管34が、外部ケーシング21および内部ケーシング20を貫通して設けられている。なお、冷却蒸気導入管34は、外部ケーシング21を貫通して内部ケーシング20に形成された貫通孔と連通するように、内部ケーシング20に接続されてもよい。
Further, the
冷却蒸気導入管34は、グランドラビリンスシール33間の内部ケーシング20の内周面に周方向に亘って形成された溝部35に連通している。このように、冷却蒸気導入管34の冷却蒸気の噴出口や溝部35は、第1段の静翼28やノズルボックス32よりも外側(タービンロータ22に沿う方向の外側であり、図1ではノズルボックス32よりも左側)に位置している。
The cooling
冷却蒸気導入管34から供給された冷却蒸気は、この溝部35に沿って周方向に広がるため、冷却蒸気は、周方向に亘って均等に供給される。なお、冷却蒸気導入管34は、周方向の複数箇所に設けられてもよい。
Since the cooling steam supplied from the cooling
冷却蒸気としては、他の蒸気タービンから抽気された蒸気、ボイラから抽気された蒸気などを使用することができる。蒸気タービン10が、高圧タービンや超高圧タービンである場合は、冷却蒸気として、例えばボイラから抽気された蒸気を使用することができる。また、高圧タービンおよび超高圧タービンの双方を備える場合には、高圧タービンにおける冷却蒸気として、例えば超高圧タービンから抽気された蒸気を使用することができる。蒸気タービン10が、中圧タービンである場合は、冷却蒸気として、例えば高圧タービンから抽気された蒸気を使用することができる。
As the cooling steam, steam extracted from another steam turbine, steam extracted from a boiler, or the like can be used. When the
なお、冷却蒸気の温度は、冷却するタービンロータ22などの構成部品に大きな熱応力が発生しない程度の温度に設定されることが好ましく、冷却蒸気を供給する蒸気タービンの仕様によって変更可能である。
The temperature of the cooling steam is preferably set to a temperature that does not generate a large thermal stress in the components such as the
冷却蒸気の供給圧力は、グランドラビリンスシール33とタービンロータ22との間をタービン段落側に流れ、冷却を行う所定のタービン段落、後述する冷却蒸気回収流路50を介して抽気口36まで流れることが可能な圧力に設定される。また、冷却蒸気が導入されるタービン段落から冷却蒸気の一部は、主蒸気流路70に噴出されるため、冷却蒸気の供給圧力は、各タービン段落における主蒸気の圧力よりも高い圧力となるように設定されている。
The supply pressure of the cooling steam flows between the
次に、冷却蒸気回収路について説明する。 Next, the cooling steam recovery path will be described.
図2は、第1の実施の形態の蒸気タービン10の、タービンロータ22の中心軸を含む断面(子午断面)の一部を拡大した図である。
FIG. 2 is an enlarged view of a part of a cross section (meridian cross section) including the central axis of the
なお、ここでは、図2に示された最も上流側のタービン段落である第3段のタービン段落を構成するダイアフラム内輪、静翼、ダイアフラム外輪、ラビリンスシール、ロータディスクおよび動翼を、それぞれ、27a、28a、26a、30a、23aおよび24aと示している。また、ここでは、冷却蒸気によって冷却される最も下流段のタービン段落(以下、冷却最終タービン段落という)を第5段のタービン段落とし、このタービン段落を構成するダイアフラム内輪、静翼、ダイアフラム外輪、ラビリンスシール、ロータディスクおよび動翼を、それぞれ、27c、28c、26c、30c、23cおよび24cと示している。他のタービン段落においても、これに基づいて各構成部に符号を付している。また、図2には、冷却蒸気の流れを矢印で示している。 Here, the diaphragm inner ring, the stationary blade, the diaphragm outer ring, the labyrinth seal, the rotor disk, and the rotor blade constituting the third stage turbine stage, which is the most upstream turbine stage shown in FIG. , 28a, 26a, 30a, 23a and 24a. Here, the most downstream turbine stage (hereinafter referred to as the final cooling turbine stage) cooled by the cooling steam is the fifth turbine stage, and the diaphragm inner ring, the stationary blade, the diaphragm outer ring, which constitute the turbine stage, The labyrinth seal, the rotor disk, and the rotor blade are designated as 27c, 28c, 26c, 30c, 23c, and 24c, respectively. Also in the other turbine paragraphs, reference numerals are given to the respective components based on this. In FIG. 2, the flow of the cooling steam is indicated by arrows.
図2に示すように、冷却最終タービン段落を構成する、ダイアフラム内輪27c、静翼28cおよびダイアフラム外輪26cには、冷却蒸気の少なくとも一部を回収して、抽気口36に導く冷却蒸気回収流路50が形成されている。冷却蒸気回収流路50は、ダイアフラム内輪27c、静翼28cおよびダイアフラム外輪26cを連通する孔で構成されている。
As shown in FIG. 2, a cooling steam recovery flow path that collects at least a part of the cooling steam and guides it to the
冷却蒸気を回収する回収口51は、ダイアフラム内輪27cの下流側の端面に、例えば、周方向に亘って均等な間隔をあけて複数形成されている。回収口51は、例えば、周方向に配置された静翼28cに対応して、ダイアフラム内輪27cの下流側の端面に形成することができる。
A plurality of recovery ports 51 for recovering the cooling steam are formed on the downstream end face of the diaphragm
ダイアフラム外輪26cに形成された冷却蒸気回収流路50は、例えば、図2に示すように、抽気口36の開口に向けて冷却空気を排出するように、屈曲した流路に構成することができる。
The cooling steam
なお、ダイアフラム外輪26cに形成された冷却蒸気回収流路50は、この形状に限られず、例えば、抽気口36の開口に向けて冷却空気を排出するように、斜めに直線的に形成されてもよい。
Note that the cooling steam
また、ダイアフラム外輪26cに形成された冷却蒸気回収流路50は、半径方向に直線的に形成され、ダイアフラム外輪26cと内部ケーシング20との間に冷却蒸気を排出するように形成されてもよい。この場合、冷却蒸気は、ダイアフラム外輪26cと内部ケーシング20との間を抽気口36側へ向かって流れる。なお、内部ケーシング20と接触するダイアフラム外輪26cの下流側の端面には、例えば、スリット状の流路が形成される。これによって、冷却蒸気は、抽気口36側へ流出することができる。
Further, the cooling steam
なお、静翼28cにも冷却蒸気回収流路50を形成しているが、例えば、静翼28cの内部が中空の静翼の場合には、中空部を冷却蒸気回収流路50として機能させることができる。
In addition, although the cooling steam
ここでは、図2に示すように、動翼24a、24b、24cの植設部は、ロータディスク23a、23b、23cに周方向に植設する鞍形ダブティル形状に構成された一例を示している。そのため、冷却最終タービン段落よりも上流側のタービン段落を構成するロータディスク23a、23bには、冷却蒸気を下流側へ導くための冷却蒸気通路60が形成されている。なお、図2に示されていない、冷却最終タービン段落よりも上流側のタービン段落を構成するロータディスク23にも、冷却蒸気通路60が形成されている。
Here, as shown in FIG. 2, an example is shown in which the planted portions of the
動翼24a、24b、24cは、例えば、タービンロータ22の軸方向に挿入される、いわゆる軸方向挿入翼根部形式の動翼で構成されてもよい。この場合には、翼車の外周端面と、周方向に隣接する動翼のそれぞれの翼根部とにより、タービンロータ軸方向に貫通する空隙部(バランス溝)が形成されるため、ロータディスク23に冷却蒸気通路60を形成する必要はない。
The
次に、蒸気タービン10の作用について説明する。
Next, the operation of the
蒸気入口管31を経て、ノズルボックス32内に流入した蒸気は、各タービン段落を通過しながら、膨張仕事を行い、タービンロータ22を回転させる。そして、膨張仕事をした蒸気は、排気通路(図示しない)を通り、蒸気タービン10の外部へ排気される。
The steam flowing into the
冷却蒸気導入管34を介して導入された冷却蒸気は、溝部35に供給され、周方向に広がる(図1参照)。冷却蒸気の一部は、タービンロータ22を冷却しながら、タービンロータ22とグランドラビリンスシール33との間からタービンロータ22に沿ってタービン段落側へ流れる(図1参照)。
The cooling steam introduced through the cooling
続いて、冷却蒸気の一部は、ロータディスク23に形成された冷却蒸気通路60を下流に向かって通過し、冷却蒸気の残部は、主蒸気流路70に噴出される(図1参照)。
Subsequently, part of the cooling steam passes through the cooling
そして、図2に示すように、タービンロータ22を冷却しながら、冷却最終タービン段落である第5段のタービン段落に達した冷却蒸気の一部は、タービンロータ22とラビリンスシール30cとの間を下流へ流れ、回収口51から回収される。
Then, as shown in FIG. 2, while cooling the
回収口51から回収された冷却蒸気は、冷却蒸気回収流路50を介して、抽気口36の開口に導かれる。抽気口36に導かれた冷却蒸気は、主蒸気の一部とともに抽気蒸気として、外部に排出される。
The cooling steam recovered from the recovery port 51 is guided to the opening of the
ここで、主蒸気が主蒸気流路70からタービンロータ22側へ流入するのを防ぐために、最小限の流量の冷却蒸気がタービンロータ22側から主蒸気流路70側へ噴出される。冷却に必要な冷却蒸気の流量の合計は、この最小限の噴出流量の合計よりも多くなることが通常である。
Here, in order to prevent main steam from flowing from the main
そのため、冷却蒸気回収流路50を備えない従来の蒸気タービンにおける冷却方式では、冷却最終タービン段落において、最小限の噴出流量を超える流量の冷却蒸気が主蒸気流路70に噴出される。このような冷却蒸気の主蒸気流路70への噴出は、主蒸気の温度の低下や、翼列の二次流れ損失の増大を招き、タービン効率を低下させる。
Therefore, in the cooling method in the conventional steam turbine that does not include the cooling
しかしながら、第1の実施の形態の蒸気タービン10によれば、冷却最終タービン段落において、最小限の噴出流量を超える冷却蒸気を回収することができる。そのため、主蒸気の温度の低下や、翼列の二次流れ損失の増大を抑制し、タービン効率の向上を図ることができる。
However, according to the
さらに、回収された冷却蒸気は、抽気蒸気として機能するため、抽気蒸気として抽気される主蒸気の流量を低減することができる。これによって、タービン効率の向上を図ることができる。 Furthermore, since the recovered cooling steam functions as extraction steam, the flow rate of main steam extracted as extraction steam can be reduced. Thereby, the turbine efficiency can be improved.
ここで、上記においては、冷却最終タービン段落の直下流側に抽気口36が形成された一例を示したが、抽気口36の形成位置はこの位置に限られない。
Here, in the above description, an example in which the
図3は、第1の実施の形態において、冷却最終タービン段落よりも一段下流のタービン段落の直下流に抽気口36が形成された場合の蒸気タービン10の、タービンロータ22の中心軸を含む断面(子午断面)の一部を拡大した図である。
FIG. 3 is a cross section including the central axis of the
図3に示すように、冷却最終タービン段落よりも一段下流のタービン段落の直下流に抽気口36が形成された場合、冷却最終タービン段落よりも一段下流のタービン段落を構成するダイアフラム外輪26dと内部ケーシング20との間に冷却蒸気を抽気口36側へ通過させる流路が形成される。この流路は、冷却蒸気回収流路50として機能する。なお、内部ケーシング20が接触するダイアフラム外輪26dの下流側の端面には、例えば、スリット状の流路が形成される。これによって、冷却蒸気は、抽気口36側へ流出することができる。
As shown in FIG. 3, when the
次に、第1の実施の形態の蒸気タービン10を備えた蒸気タービン発電設備の一例を示す。図4は、第1の実施の形態の蒸気タービン10を備える蒸気タービン発電設備の概要を示す図である。
Next, an example of the steam turbine power generation facility provided with the
図4に示された蒸気タービン発電設備は、過熱器80および再熱器81を備えるボイラ82、蒸気タービン10である高圧タービン、中圧タービン90、低圧タービン91、発電機92、復水器100、復水ポンプ101、低圧給水加熱器102、ボイラ給水ポンプ103、高圧給水加熱器104を備えている。
The steam turbine power generation facility shown in FIG. 4 includes a
この蒸気タービン発電設備では、ボイラ82の過熱器80で発生した高温の蒸気は、主蒸気管110を介して蒸気タービン10に導入され、膨張仕事をした後、低温再熱蒸気管111を介して、ボイラ82の再熱器81に導入される。
In this steam turbine power generation facility, the high-temperature steam generated in the
再熱器81で再び高温の過熱蒸気に加熱(再熱)された蒸気は、高温再熱蒸気管112を介して中圧タービン90に導入される。そして、中圧タービン90で膨張仕事をした後、クロスオーバ管113を介して、低圧タービン91に導入される。
The steam heated (reheated) again to the high-temperature superheated steam by the
低圧タービン91に導入された蒸気は、膨張仕事をした後、復水器100に導かれる。また、発電機92は、低圧タービン91によって駆動され、発電する。
The steam introduced into the low-
復水器100に導かれた蒸気は、凝縮して復水となる。復水器100の復水は、復水ポンプ101によって、低圧給水加熱器102へ送られ、ボイラ給水ポンプ103によって昇圧され、給水管120を介して、高圧給水加熱器104を経て過熱器80に給水される。
The steam guided to the
蒸気タービン10や中圧タービン90から抽気された抽気蒸気は、抽気管121、122を通り、高圧給水加熱器104に導かれ、高圧給水加熱器104内を流れる給水を加熱する。低圧タービン91から抽気された抽気蒸気は、抽気管123を通り、低圧給水加熱器102に導かれ、低圧給水加熱器102内を流れる給水を加熱する。なお、高圧給水加熱器104や低圧給水加熱器102を加熱した抽気蒸気は、復水器100に導かれる。
The extracted steam extracted from the
また、蒸気タービン発電設備には、図4に示していないが、例えば、冷却蒸気として、ボイラからの抽気蒸気を高圧タービンである蒸気タービン10に導くための冷却蒸気供給配管が備えられている。また、例えば、冷却蒸気として、蒸気タービン10の抽気蒸気を中圧タービン90に導くための冷却蒸気供給配管が備えられている。これらの冷却蒸気供給配管は、冷却蒸気供給機構の一部として機能する。
Although not shown in FIG. 4, the steam turbine power generation facility is provided with a cooling steam supply pipe that guides, for example, extracted steam from a boiler to the
このように、第1の実施の形態の蒸気タービン10を備えた蒸気タービン発電設備では、蒸気タービン10、中圧タービン90、低圧タービン91から抽気された抽気蒸気によって給水を加熱するため、熱サイクルの効率を向上することができる。
As described above, in the steam turbine power generation facility including the
なお、上記した蒸気タービン発電設備に、例えば、超高圧タービンをさらに備えることもできる。この場合、高圧タービンにおける冷却蒸気として、例えば超高圧タービンから抽気された蒸気を使用することができる。 Note that the above-described steam turbine power generation facility may further include, for example, an ultrahigh pressure turbine. In this case, for example, steam extracted from the ultrahigh pressure turbine can be used as the cooling steam in the high pressure turbine.
(第2の実施の形態)
第2の実施の形態の蒸気タービン11においては、冷却蒸気回収路の構成以外は第1の実施の形態の蒸気タービン10の構成と同じである。そのため、ここでは、主に冷却蒸気回収路の構成について説明する。
(Second Embodiment)
The
図5は、第2の実施の形態の蒸気タービン11の、タービンロータ22の中心軸を含む断面(子午断面)の一部を拡大した図である。
FIG. 5 is an enlarged view of a part of a cross section (meridian cross section) including the central axis of the
なお、ここでは、図5に示された最も上流側のタービン段落である第3段のタービン段落を構成するダイアフラム内輪、静翼、ダイアフラム外輪、ラビリンスシール、ロータディスクおよび動翼を、それぞれ、27a、28a、26a、30a、23aおよび24aと示している。また、ここでは、冷却最終タービン段落を第4段のタービン段落とし、このタービン段落を構成するダイアフラム内輪、静翼、ダイアフラム外輪、ラビリンスシール、ロータディスクおよび動翼を、それぞれ、27b、28b、26b、30b、23bおよび24bと示している。他のタービン段落においても、これに基づいて各構成部に符号を付している。また、図5には、冷却蒸気の流れを矢印で示している。 Here, the diaphragm inner ring, the stationary blade, the diaphragm outer ring, the labyrinth seal, the rotor disk, and the rotor blade constituting the third stage turbine stage, which is the most upstream turbine stage shown in FIG. , 28a, 26a, 30a, 23a and 24a. Also, here, the final cooling turbine stage is the fourth stage turbine stage, and the diaphragm inner ring, the stationary blade, the diaphragm outer ring, the labyrinth seal, the rotor disk, and the rotor blade constituting the turbine stage are respectively 27b, 28b, and 26b. , 30b, 23b and 24b. Also in the other turbine paragraphs, reference numerals are given to the respective components based on this. In FIG. 5, the flow of the cooling steam is indicated by arrows.
蒸気タービン11では、冷却最終タービン段落よりも一段下流のタービン段落(第5段のタービン段落)に、冷却蒸気回収流路が形成されている。蒸気タービン11では、図5に示すように、冷却最終タービン段落よりも一段下流のタービン段落を構成する、ダイアフラム内輪27c、静翼28cおよびダイアフラム外輪26cには、冷却蒸気の少なくとも一部を回収して抽気口36に導く冷却蒸気回収流路50が形成されている。冷却蒸気回収流路50は、ダイアフラム内輪27c、静翼28cおよびダイアフラム外輪26cを連通する孔で構成されている。
In the
冷却蒸気を回収する回収口52は、ダイアフラム内輪27cの上流側の端面に、例えば、周方向に亘って均等な間隔をあけて複数形成されている。回収口52は、例えば、周方向に配置された静翼28cに対応して、ダイアフラム内輪27cの上流側の端面に形成することができる。
A plurality of
ダイアフラム外輪26cに形成された冷却蒸気回収流路50は、例えば、図5に示すように、抽気口36の開口に向けて冷却空気を排出するように、屈曲した流路に構成することができる。
The cooling steam
なお、ダイアフラム外輪26cに形成された冷却蒸気回収流路50は、この形状に限られず、第1の実施の形態の蒸気タービン10において説明した他の形状とすることもできる。また、静翼28cにも冷却蒸気回収流路50を形成しているが、例えば、静翼28cの内部が中空の静翼の場合には、中空部を冷却蒸気回収流路50として機能させることができる。
Note that the cooling steam
ここでは、冷却最終タービン段落よりも一段下流のタービン段落に冷却蒸気回収流路が形成されているため、冷却最終タービン段落を構成するロータディスク23bにも、冷却蒸気を下流側へ導くための冷却蒸気通路60が形成されている。
Here, since the cooling steam recovery flow path is formed in the turbine stage one stage downstream of the cooling final turbine stage, the cooling for guiding the cooling steam to the downstream side also in the
冷却蒸気導入管34を介して導入された冷却蒸気は、溝部35に供給され、周方向に広がる(図1参照)。冷却蒸気の一部は、タービンロータ22を冷却しながら、タービンロータ22とグランドラビリンスシール33との間からタービンロータ22に沿ってタービン段落側へ流れる(図1参照)。
The cooling steam introduced through the cooling
続いて、冷却蒸気の一部は、ロータディスク23に形成された冷却蒸気通路60を下流に向かって通過し、冷却蒸気の残部は、主蒸気流路70に噴出される(図1参照)。
Subsequently, part of the cooling steam passes through the cooling
そして、図5に示すように、タービンロータ22を冷却しながら、冷却最終タービン段落である第4段のタービン段落に達した冷却蒸気の一部は、タービンロータ22とラビリンスシール30bとの間を下流へ流れ、ロータディスク23bに形成された冷却蒸気通路60を下流に向かって通過する。
Then, as shown in FIG. 5, while cooling the
第4段のタービン段落に達した冷却蒸気の一部は、回収口52から回収される。回収口52から回収された冷却蒸気は、冷却蒸気回収流路50を介して、抽気口36の開口に導かれる。抽気口36に導かれた冷却蒸気は、主蒸気の一部とともに抽気蒸気として、外部に排出される。
A part of the cooling steam reaching the fourth stage turbine stage is recovered from the
上記した第2の実施の形態の蒸気タービン11によれば、冷却最終タービン段落よりも一段下流のタービン段落において、主蒸気流路70へ噴出される最小限の噴出流量を超える冷却蒸気を回収することができる。そのため、主蒸気の温度の低下や、翼列の二次流れ損失の増大を抑制し、タービン効率の向上を図ることができる。
According to the
また、冷却最終タービン段落を構成するロータディスク23bの上流側および下流側の表面を冷却することができる。さらに、回収された冷却蒸気は、抽気蒸気として機能するため、抽気蒸気として抽気される主蒸気の流量を低減することができる。これによって、タービン効率の向上を図ることができる。
Further, the upstream and downstream surfaces of the
ここで、第2の実施の形態の蒸気タービン11における回収口52の位置は、ダイアフラム内輪27cの上流側の端面に限られるものではない。図6は、第2の実施の形態において、回収口52がラビリンスシール30cに形成された場合の蒸気タービン11の、タービンロータ22の中心軸を含む断面(子午断面)の一部を拡大した図である。
Here, the position of the
図6に示すように、冷却蒸気回収流路50をダイアフラム内輪27cに支持されたラビリンスシール30cまで延長し、タービンロータ22に対向するラビリンスシール30cの面に回収口52を形成してもよい。
As shown in FIG. 6, the cooling steam
この場合も、上記した蒸気タービン11における作用効果と同様の作用効果を得ることができる。
Also in this case, the same effect as the effect in the
以上説明した実施形態によれば、冷却する構成部品を確実に冷却するとともに、冷却蒸気によるタービン効率の低下を抑制することが可能となる。 According to the embodiment described above, it is possible to reliably cool the components to be cooled and to suppress a decrease in turbine efficiency due to the cooling steam.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
10,11…蒸気タービン、20…内部ケーシング、21…外部ケーシング、22…タービンロータ、23,23a,23b,23c…ロータディスク、24,24a…動翼、25…動翼翼列、26,26a,26b,26c,26d…ダイアフラム外輪、27,27a,27b,27c…ダイアフラム内輪、28,28a,28b,28c…静翼、29…静翼翼列、30,30a,30b,30c…ラビリンスシール、31…蒸気入口管、32…ノズルボックス、33…グランドラビリンスシール、34…冷却蒸気導入管、35…溝部、36…抽気口、50…冷却蒸気回収流路、51,52…回収口、60…冷却蒸気通路、70…主蒸気流路、80…過熱器、81…再熱器、82…ボイラ、90…中圧タービン、91…低圧タービン、92…発電機、100…復水器、101…復水ポンプ、102…低圧給水加熱器、103…ボイラ給水ポンプ、104…高圧給水加熱器、110…主蒸気管、111…低温再熱蒸気管、112…高温再熱蒸気管、113…クロスオーバ管、120…給水管、121,122,123…抽気管。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記ケーシングに貫設されたタービンロータと、
前記タービンロータの周方向に複数の動翼を植設して構成され、タービンロータ軸方向に複数段備えられた動翼翼列と、
前記ケーシングの内周に設けられたダイアフラム外輪と、
前記ダイアフラム外輪の内側に設けられたダイアフラム内輪と、
前記ダイアフラム外輪と前記ダイアフラム内輪との間に、周方向に複数の静翼を取り付けて構成され、タービンロータ軸方向に、前記動翼翼列と交互に複数段備えられた静翼翼列と、
第1段の前記静翼翼列よりも外側の前記タービンロータの表面に冷却蒸気を供給する冷却蒸気供給機構と、
冷却蒸気によって冷却される最も下流段のタービン段落を構成する、前記ダイアフラム内輪、前記静翼および前記ダイアフラム外輪、または冷却蒸気によって冷却される最も下流段のタービン段落よりも一段下流のタービン段落を構成する、前記ダイアフラム内輪、前記静翼および前記ダイアフラム外輪に形成され、冷却蒸気の少なくとも一部を回収して、前記ケーシングの内周に形成された抽気口に導く冷却蒸気回収流路と
を具備することを特徴とする蒸気タービン。 A casing,
A turbine rotor penetrating the casing;
A plurality of rotor blades are implanted in the circumferential direction of the turbine rotor, and a plurality of rotor blade cascades provided in the turbine rotor axial direction;
A diaphragm outer ring provided on the inner periphery of the casing;
A diaphragm inner ring provided inside the diaphragm outer ring;
Between the diaphragm outer ring and the diaphragm inner ring, a plurality of stator blades are attached in the circumferential direction, and in the turbine rotor axial direction, a stator blade cascade arranged in a plurality of stages alternately with the rotor blade cascade,
A cooling steam supply mechanism for supplying cooling steam to the surface of the turbine rotor outside the first stage blade cascade of the first stage;
The most downstream turbine stage cooled by the cooling steam constitutes the most downstream turbine stage, the diaphragm inner ring, the stationary blade and the diaphragm outer ring, or the most downstream stage turbine stage cooled by the cooling steam. And a cooling steam recovery passage formed on the inner ring of the diaphragm, the stationary blade and the outer ring of the diaphragm, and recovering at least a part of the cooling steam and leading to the extraction port formed on the inner periphery of the casing. A steam turbine characterized by that.
前記冷却蒸気回収流路における冷却蒸気の回収口が、前記ダイアフラム内輪の下流側の端面に形成されていることを特徴とする請求項1記載の蒸気タービン。 In the case where the cooling steam recovery flow path is formed in the diaphragm inner ring, the stationary blade and the diaphragm outer ring, which constitutes the most downstream turbine stage cooled by the cooling steam,
The steam turbine according to claim 1, wherein a cooling steam recovery port in the cooling steam recovery flow path is formed on an end face on the downstream side of the inner ring of the diaphragm.
前記冷却蒸気回収流路における冷却蒸気の回収口が、前記ダイアフラム内輪の上流側の端面に形成されていることを特徴とする請求項1記載の蒸気タービン。 In the case where the cooling steam recovery flow path is formed in the diaphragm inner ring, the stationary blade, and the diaphragm outer ring that constitute a turbine stage that is one stage downstream of the most downstream turbine stage that is cooled by the cooling steam,
The steam turbine according to claim 1, wherein a cooling steam recovery port in the cooling steam recovery flow path is formed on an end face on the upstream side of the inner ring of the diaphragm.
前記冷却蒸気回収流路が、前記ダイアフラム内輪に支持されたシール部にさらに形成され、冷却蒸気の回収口が、前記シール部の前記タービンロータに対向する面に形成されていることを特徴とする請求項1記載の蒸気タービン。 In the case where the cooling steam recovery flow path is formed in the diaphragm inner ring, the stationary blade, and the diaphragm outer ring that constitute a turbine stage that is one stage downstream of the most downstream turbine stage that is cooled by the cooling steam,
The cooling steam recovery flow path is further formed in a seal portion supported by the inner ring of the diaphragm, and a cooling steam recovery port is formed on a surface of the seal portion facing the turbine rotor. The steam turbine according to claim 1.
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