JP2013174160A - 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.
火力発電所などで用いられる蒸気タービンの熱効率の向上は、エネルギ資源の有効利用や、二酸化炭素(CO2)排出量の削減につながる重要な課題となっている。 Improving the thermal efficiency of steam turbines used in thermal power plants and the like is an important issue that leads to effective use of energy resources and reduction of carbon dioxide (CO 2 ) emissions.
蒸気タービンの熱効率の向上は、与えられたエネルギを有効に機械仕事に変換することで達成することができ、そのためには様々な内部損失を低減することが必要である。 An improvement in the thermal efficiency of a steam turbine can be achieved by effectively converting the given energy into mechanical work, which requires reducing various internal losses.
蒸気タービンの内部損失には、翼の形状に起因するプロファイル損失、蒸気の二次流れ損失、蒸気の漏洩損失、蒸気の湿り損失などに基づくタービン翼列損失、蒸気弁やクロスオーバー管に代表される翼列以外の通路における通路部損失、タービン排気室によるタービン排気損失などがある。 The internal loss of a steam turbine is typified by the turbine blade row loss based on the profile loss due to the blade shape, steam secondary flow loss, steam leakage loss, steam wetting loss, etc., steam valves and crossover pipes. There are passage portion loss in passages other than the blade row, turbine exhaust loss due to the turbine exhaust chamber, and the like.
これら損失の中で、タービン排気損失は、全内部損失の10〜20%を占める大きな損失である。タービン排気損失は、最終段出口から復水器入口までの間で発生する損失であり、リービング損失、フード損失、環状面積制限損失、ターンナップ損失などにさらに分類される。このうち、フード損失は、排気室から復水器までの圧力損失であり、ディフューザを含めた排気室の形式、形状、サイズに依存する。 Among these losses, the turbine exhaust loss is a large loss that accounts for 10 to 20% of the total internal loss. The turbine exhaust loss is a loss that occurs between the final stage outlet and the condenser inlet, and is further classified into a leaving loss, a hood loss, an annular area limiting loss, a turn-up loss, and the like. Of these, the hood loss is a pressure loss from the exhaust chamber to the condenser, and depends on the type, shape, and size of the exhaust chamber including the diffuser.
一般に、圧力損失は、蒸気の流速の二乗に比例して大きくなるため、許容される範囲で排気室のサイズを大きくして蒸気の流速を低減することが効果的である。しかしながら、排気室のサイズを大きくする際、製造コストや建屋の配置スペースなどからの制約を受ける。フード損失を低減させるために排気室のサイズを大きくする際にも、このような制約を受ける。そのため、限られた排気室のサイズで、圧力損失の小さい形状とすることが重要となる。 In general, the pressure loss increases in proportion to the square of the steam flow velocity. Therefore, it is effective to reduce the steam flow velocity by increasing the size of the exhaust chamber within an allowable range. However, when the size of the exhaust chamber is increased, there are restrictions from the manufacturing cost and the layout space of the building. Such restrictions are also imposed when the size of the exhaust chamber is increased in order to reduce the hood loss. Therefore, it is important to have a shape with a small pressure loss with a limited exhaust chamber size.
排気室における圧力損失を低減するためには、ディフューザにおいて、蒸気の速度を十分に減少させて静圧を回復させ、その下流における圧力損失を低減する必要がある。そのため、タービン排気損失を低減するために様々な検討がなされている。 In order to reduce the pressure loss in the exhaust chamber, it is necessary to sufficiently reduce the steam velocity in the diffuser to restore the static pressure and reduce the pressure loss downstream thereof. For this reason, various studies have been made to reduce turbine exhaust loss.
図13は、従来の蒸気タービン200の上半部における、タービンロータの中心軸を含む鉛直方向の子午断面の一部を示す図である。図13に示すように、最終のタービン段落を構成する動翼210を通過した蒸気は、スチームガイド211とベアリングコーン212とで構成される環状のディフューザ213に導かれる。
FIG. 13 is a diagram showing a part of a meridional section in the vertical direction including the central axis of the turbine rotor in the upper half of the
ディフューザ213の上半側から排出される蒸気は、直接、排気室出口に向かって流れずに、図13に矢印で示すように、半径方向外側に向かって、放射状にほぼ均等に流出する。ディフューザ213から流出された蒸気は、外部ケーシング214と内部ケーシング215との間に流出する。特に、鉛直上方向に流出した蒸気は、上半側の外部ケーシング214に設けられた上半側フローガイド216や内部ケーシング215の外周面に衝突し、流れ方向が下向きに転向される。そして、下向きに流れが転向された蒸気は、タービンロータ217の下方、すなわち蒸気タービン200の下方に設置された復水器(図示しない)に導かれる。
The steam discharged from the upper half side of the
上記したように、下方に設置された復水器に排気された蒸気を導く排気室を備えた蒸気タービン200では、半径方向外側に向かって流出した蒸気のうち、特に鉛直上方向に流出した蒸気は、上半側フローガイド216や内部ケーシング215に衝突して、流れ方向が下向きに転向される。そのため、ディフューザ213の上半側から排出された蒸気は、ディフューザ213の下半側から排出される蒸気よりも大きな圧力損失を受ける。そのため、排気室における蒸気の流れの圧力損失が増加する。
As described above, in the
本発明が解決しようとする課題は、排気室における蒸気の流れの圧力損失を抑制し、タービン排気損失を低減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 suppressing the pressure loss of the steam flow in the exhaust chamber and reducing the turbine exhaust loss.
実施形態の蒸気タービンは、最終のタービン段落を通過した蒸気を下方に設けられた復水器に導く。この蒸気タービンは、タービンロータを包囲する、上半側内部ケーシングおよび下半側内部ケーシングからなる内部ケーシングと、前記内部ケーシングを包囲する、上半側外部ケーシングおよび下半側外部ケーシングからなる外部ケーシングと、最終のタービン段落の下流側に設けられ、最終のタービン段落を通過した蒸気を半径方向外側に向かって排出する環状ディフューザとを備える。 The steam turbine of the embodiment guides the steam that has passed through the final turbine stage to a condenser that is provided below. The steam turbine includes an inner casing composed of an upper half side inner casing and a lower half side inner casing surrounding the turbine rotor, and an outer casing composed of an upper half side outer casing and a lower half side outer casing surrounding the inner casing. And an annular diffuser that is provided on the downstream side of the final turbine stage and discharges steam that has passed through the final turbine stage outward in the radial direction.
そして、前記タービンロータの中心軸から前記上半側外部ケーシングの内壁までの鉛直方向の距離H、最終のタービン段落を構成する最終段動翼の最外径D、前記最終段動翼の翼高さB、および前記復水器に向けて蒸気を排出する排出口を構成する、前記下半側外部ケーシングの底部における、前記タービンロータの中心軸に垂直で、かつ水平方向の内壁間の距離Wが、(H−D/2)/B≦1.7および(W−D)/2B≧2を満たすように設定されている。 The vertical distance H from the central axis of the turbine rotor to the inner wall of the upper half outer casing, the outermost diameter D of the last stage rotor blade constituting the final turbine stage, the blade height of the last stage rotor blade B, and a distance W between inner walls perpendicular to the central axis of the turbine rotor and in the horizontal direction at the bottom of the lower outer casing that constitutes a discharge port for discharging steam toward the condenser Is set to satisfy (HD−2) /B≦1.7 and (WD) / 2B ≧ 2.
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23の中心軸Oを含む鉛直方向の子午断面を示す図である。図2は、第1の実施の形態の蒸気タービン10の排気室の一部を示した斜視図である。なお、図2では、外部ケーシング20を取り除いた状態が示されている。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a meridional section in the vertical direction including the central axis O of the
図3は、第1の実施の形態の蒸気タービン10における排気室70の、タービンロータ23の中心軸Oを含む鉛直方向の子午断面の一部を示す図である。図4は、第1の実施の形態の蒸気タービン10における排気室70の、タービンロータ23の中心軸Oを含む水平方向の子午断面の一部を示す図である。図5は、第1の実施の形態の蒸気タービン10を示した図3のA−A断面を示した図である。なお、図4は、排気室70の上半側を上半側から見たときの断面である。図5では、便宜上、構成の一部を省略して示している。
FIG. 3 is a diagram illustrating a part of a meridional section in the vertical direction including the central axis O of the
ここでは、蒸気タービン10として、下方排気型の排気室を備えた複流排気型の低圧タービンを例示して説明する。
Here, the
図1に示すように、外部ケーシング20内には、内部ケーシング21が備えられ、蒸気タービン10は、いわゆる二重ケーシング構造を備えている。外部ケーシング20および内部ケーシング21は、タービンロータ23の中心軸Oを含む水平面を境に、上下に2つ割り構造で構成されている。外部ケーシング20は、上半側外部ケーシング20aおよび下半側外部ケーシング20bから構成され、内部ケーシング21は、上半側内部ケーシング21aおよび下半側内部ケーシング21bから構成されている。
As shown in FIG. 1, an
内部ケーシング21内には、動翼22が植設されたタービンロータ23が貫設されている。動翼22を周方向に複数植設されることで動翼翼列を構成し、この動翼翼列をタービンロータ23の軸方向に複数段備えている。タービンロータ23は、ロータ軸受24によって回転可能に支持されている。なお、ここでは、動翼22のうち、最終のタービン段落に備えられる動翼を最終段動翼22aとしている。
A
内部ケーシング21の内周には、タービンロータ23の中心軸方向に動翼22と交互になるように、ダイアフラム25a、25bに支持されたノズル26が配設されている。ノズル26を周方向に複数植設されることでノズル翼列を構成し、ノズル翼列と直下流側に位置する動翼翼列とで一つのタービン段落を構成する。なお、内部ケーシング21は、例えば、外部ケーシング20によって支持されている。
A
蒸気タービン10の中央には、クロスオーバー管27からの蒸気が導入される吸気室28を備えている。この吸気室28から左右のタービン段落に蒸気を分配して導入する。
In the center of the
図1〜図4に示すように、最終のタービン段落の下流側には、外周側のスチームガイド30と、その内周側のベアリングコーン40とによって形成された、蒸気を半径方向外側に向かって排出する環状ディフューザ50が形成されている。なお、ベアリングコーン40の内部には、ロータ軸受24などが備えられている。
As shown in FIGS. 1 to 4, on the downstream side of the final turbine stage, steam formed by an outer peripheral
図3および図4に示すように、スチームガイド30、ベアリングコーン40は、タービンロータ23の中心軸Oを含む水平面を境に、上下に2つ割り構造で構成されている。例えば、上半側および下半側のスチームガイド30によって、ベルマウス拡開形の筒状のスチームガイド30が構成される。同様に、上半側および下半側のベアリングコーン40によって、ベルマウス拡開形の筒状のベアリングコーン40が構成される。そして、筒状のスチームガイド30と、その内側に設けられた筒状のベアリングコーン40とによって、環状ディフューザ50が構成される。なお、スチームガイド30およびベアリングコーン40における上半側および下半側の構成は同じである。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
図3および図4に示すように、環状ディフューザ50の出口においては、蒸気の流れが半径方向外側の方向に流れるように、例えば、スチームガイド30の出口側の最端部30aは、ベアリングコーン40の出口側の最端部40aと水平方向位置が同じとなるように構成されることが好ましい。すなわち、最端部30aのタービンロータ23の中心軸Oからの半径方向の距離と、最端部40aのタービンロータ23の中心軸Oからの半径方向の距離とが等しく構成されることが好ましい。タービン段落において、膨張仕事をした蒸気は、前述した環状ディフューザ50を通過し、環状ディフューザ50の出口から半径方向外側に向かって排出される。
As shown in FIGS. 3 and 4, at the outlet of the
図2に示すように、外部ケーシング20の底部には、蒸気タービン10の下方に設けられた復水器(図示しない)に向けて蒸気を排出する排出口60が形成されている。ここで、最終のタービン段落を通過した蒸気が、外部ケーシング20の排出口60から排出されるまでの蒸気通路は、排気室70として機能している。
As shown in FIG. 2, a
排気室70は、例えば、図2および図5に示すように、上半側竜骨リブ80aを備えた上半側外部ケーシング20aと、下半側竜骨リブ80bを備えた下半側外部ケーシング20bとで囲われた広い空間部を備えている。また、上半側外部ケーシング20aには、上半側の環状ディフューザ50から鉛直上方側に流出した蒸気を下向きに転向する上半側フローガイド81を備えている。
As shown in FIGS. 2 and 5, for example, the
下半側外部ケーシング20bの底部側には、上記した下半側竜骨リブ80bの他、仕切部82、83などが設けられている。このように、上半側竜骨リブ80a、下半側竜骨リブ80b、仕切部82、83などを備えることで、排気室70が外気圧力などの押圧力に耐えられる構造となる。
On the bottom side of the lower half-side
ここで、図3および図5に示すように、タービンロータ23の中心軸Oから上半側外部ケーシング20aの内壁までの鉛直方向の距離をHとする。図3および図4に示すように、最終のタービン段落を構成する最終段動翼22aの最外径をDとする。ここで、最外径Dは、最終段動翼22aが回転する際、最終段動翼22aの翼先端が描く円の直径に等しい。また、最終段動翼22aの翼高さをBとする。ここで、翼高さBは、図3および図4に示すように、翼根元から翼先端までの距離であり、排気室70の入口(環状ディフューザ50の入口)を表す代表的寸法として機能する。
Here, as shown in FIGS. 3 and 5, the distance in the vertical direction from the central axis O of the
上記した、鉛直方向の距離H、最終段動翼22aの最外径Dおよび最終段動翼22aの翼高さBは、次の式(1)を満たすように設定されている。
The vertical distance H, the outermost diameter D of the final
(H−D/2)/B≦1.7 …式(1) (HD−2) /B≦1.7 (1)
また、図5に示すように、復水器(図示しない)に向けて蒸気を排出する排出口60を構成する、下半側外部ケーシング20bの底部における、タービンロータ23の中心軸Oに垂直で、かつ水平方向の内壁90a、90b間の距離をWとする。このW、前述した、最終段動翼22aの最外径Dおよび最終段動翼22aの翼高さBは、次の式(2)を満たすように設定されている。
Further, as shown in FIG. 5, perpendicular to the central axis O of the
(W−D)/2B≧2 …式(2) (WD) / 2B ≧ 2 Formula (2)
すなわち、蒸気タービン10は、上記した式(1)および式(2)を満たすように構成されている。
That is, the
ここで、上記した式(1)を満たすことで、鉛直上方向に形成される、上半側外部ケーシング20aと上半側内部ケーシング21aとの間の鉛直上方向空間が狭くなり、この空間に流れ込む蒸気ST1の流量が減少する(図5参照)。すなわち、上半側外部ケーシング20aとスチームガイド30の下流側の最端部30aとの間の隙間を通過し、上半側フローガイド81や上半側内部ケーシング21aに衝突して、流れが下向きに転向される蒸気の流量が減少する(図3参照)。そのため、上半側の環状ディフューザ50から流出した蒸気の排気室70における圧力損失を低減することができる。
Here, by satisfying the above formula (1), the vertical upward space between the upper half side
ここで、上半側竜骨リブ80aの高さを確保して、排気室70を外気圧力などの押圧力に耐えられる構造とするため、(H−D/2)/Bの下限値は、0.5程度である。
Here, in order to secure the height of the upper half
一方、上記した式(2)を満たすことで、水平方向に形成される、上半側外部ケーシング20aと上半側内部ケーシング21aとの間の水平方向空間が広くなり、この空間に流れ込む蒸気ST2の流量が増加する(図5参照)。すなわち、蒸気ST1の流量が減少した分、水平方向空間に流出する蒸気ST2の流量が増加する。水平方向空間に流出した蒸気ST2は、上半側フローガイド81や上半側内部ケーシング21aに衝突することなく、下半側外部ケーシング20bの排出口60に導かれる。そのため、上半側の環状ディフューザ50から流出した蒸気の排気室70における圧力損失を低減することができる。
On the other hand, by satisfying the above-described equation (2), the horizontal space between the upper half side
ここで、環状ディフューザ50から流出した流れに対して、流路面積急拡大による拡大損失の発生を防止する理由から、(W−D)/2Bの上限値は、4程度である。
Here, the upper limit value of (WD) / 2B is about 4 for the reason of preventing the occurrence of expansion loss due to the rapid expansion of the flow path area with respect to the flow flowing out from the
なお、上半側の環状ディフューザ50から流出した蒸気ST1、ST2は、下半側の環状ディフューザ50から流出した蒸気ST3と合流し、排出口60から排出され、復水器(図示しない)に導かれる。
The steams ST1 and ST2 flowing out from the upper half
上記したように、第1の実施の形態の蒸気タービン10によれば、上半側の環状ディフューザ50から半径方向に放射状に流出する蒸気において、狭い空間の鉛直上方向空間に流出する蒸気ST1の流量を減少させ、広い空間の水平方向空間に流出する蒸気ST2の流量を増加させることができる。これによって、上半側の環状ディフューザ50から流出した蒸気の排気室70における圧力損失を低減することができる。
As described above, according to the
(第2の実施の形態)
図6は、第2の実施の形態の蒸気タービン11における排気室の、タービンロータ23の中心軸Oを含む鉛直方向の子午断面の一部を示す図である。図7は、第2の実施の形態の蒸気タービン11における排気室70の、タービンロータ23の中心軸Oを含む水平方向の子午断面の一部を示す図である。図8は、第2の実施の形態の蒸気タービン11を示した図6のB−B断面を示した図である。なお、図7は、排気室70の上半側を上半側から見たときの断面である。図8では、便宜上、構成の一部を省略して示している。また、第1の実施の形態の蒸気タービン10の構成と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。
(Second Embodiment)
FIG. 6 is a diagram showing a part of a meridional section in the vertical direction including the central axis O of the
第2の実施の形態の蒸気タービン11において、図6および図8に示すように、タービンロータ23の中心軸Oから上半側外部ケーシング20aの内壁までの鉛直方向の距離をHとする。図6〜図8に示すように、環状ディフューザ50の出口を構成するスチームガイド30の出口側(下流側)の最端部30aにおける最外径をCとする。また、最終段動翼22aの翼高さをBとする。ここで、翼高さBは、図6および図7に示すように、翼根元から翼先端までの距離である。
In the
上記した、鉛直方向の距離H、最端部30aの最外径Cおよび最終段動翼22aの翼高さBは、次の式(3)を満たすように設定されている。
The vertical distance H, the outermost diameter C of the
0.2≦(H−C/2)/B≦0.85 …式(3) 0.2 ≦ (HC−2) /B≦0.85 Formula (3)
また、図8に示すように、復水器(図示しない)に向けて蒸気を排出する排出口60を構成する、下半側外部ケーシング20bの底部における、タービンロータ23の中心軸Oに垂直で、かつ水平方向の内壁90a、90b間の距離をWとする。このW、前述した、最端部30aの最外径Cおよび最終段動翼22aの翼高さBは、次の式(4)を満たすように設定されている。
Further, as shown in FIG. 8, perpendicular to the central axis O of the
1.1≦(W−C)/2B≦1.8 …式(4) 1.1 ≦ (W−C) /2B≦1.8 (4)
すなわち、蒸気タービン11は、上記した式(3)および式(4)を満たすように構成されている。
That is, the
ここで、図6および図7に示すように、上半側の環状ディフューザ50の出口から半径方向外側に流出した蒸気の流れは、流れの向きが90度転向され、上半側外部ケーシング20aとスチームガイド30の最端部30aとの間の隙間に流入する。この隙間が狭い場合には、上半側の環状ディフューザ50の出口から放射状に半径方向外側に流出した流れは、この隙間を流れ難くなり、大きな圧力損失が発生する。
Here, as shown in FIG. 6 and FIG. 7, the flow of the steam that has flowed radially outward from the outlet of the upper half side
一方、上半側外部ケーシング20aとスチームガイド30の最端部30aとの間の隙間が広い場合には、上半側外部ケーシング20aとスチームガイド30の最端部30aとの間の距離が長くなる。そのため、上半側の環状ディフューザ50の出口から流出した蒸気は、急激に空間が広がり、流れの急拡大による圧力損失が発生する。
On the other hand, when the gap between the upper half side
また、上半側の環状ディフューザ50の出口と上半側外部ケーシング20aの内壁面との距離が長いため、上半側外部ケーシング20aの内壁面は、蒸気の流れを、所定の方向に導く流れガイドとして機能しない。そのため、上半側の環状ディフューザ50の出口から半径方向外側に流出した蒸気の流れを、90度転向して、上半側外部ケーシング20aとスチームガイド30の最端部30aとの間の隙間に適切に流入させることが困難となる。これによって、蒸気の流れは、ベアリングコーン40側に偏り、排出口60の排気面積を有効に使用することができず、圧力損失が増加する。
Further, since the distance between the outlet of the upper half-side
このように、上半側外部ケーシング20aとスチームガイド30の最端部30aとの間の隙間には、最適値が存在する。すなわち、上半側外部ケーシング20aとスチームガイド30の最端部30aとの間の隙間がこの最適値よりも小さくても、大きくても圧力損失が増加する。
Thus, an optimum value exists in the gap between the upper half side
また、この隙間をできる限り狭くすることで、上半側フローガイド81や上半側内部ケーシング21aに衝突して、流れが下向きに転向される蒸気ST1の流量を減少することができる(図8参照)。これによって、上半側の環状ディフューザ50から流出した蒸気の排気室70における圧力損失を低減することができる。そのため、上半側外部ケーシング20aとスチームガイド30の最端部30aとの間の隙間を、蒸気の流れの妨げにならない程度に可能な限り小さくし、(H−C/2)/Bの範囲が設定されている。
Further, by narrowing this gap as much as possible, the flow rate of the steam ST1 that collides with the upper half flow
また、水平方向に形成される、上半側外部ケーシング20aと上半側内部ケーシング21aとの間の水平方向空間を流れの急拡大損失を生じない程度に広くすることで、この空間に流れ込む蒸気ST2の流量が増加する(図8参照)。すなわち、蒸気ST1の流量が減少した分、水平方向空間に流出する蒸気ST2の流量が増加する。
Further, the steam flowing into this space is formed by widening the horizontal space between the upper half side
水平方向空間に流出した蒸気ST2は、上半側フローガイド81や上半側内部ケーシング21aに衝突することなく、外部ケーシング20の排出口60に導かれる。そのため、上半側の環状ディフューザ50から流出した蒸気の排気室70における圧力損失を低減することができる。上記したことに基づいて、上記した式(3)、式(4)の関係式が得られる。
The steam ST2 flowing out into the horizontal space is guided to the
上記したように、第2の実施の形態の蒸気タービン11によれば、上半側外部ケーシング20aとスチームガイド30の最端部30aとの間の隙間を、蒸気の流れの妨げにならない程度に可能な限り小さくし、狭い空間の鉛直上方向空間に流出する蒸気ST1の流量を減少させ、広い空間の水平方向空間に流出する蒸気ST2の流量を増加させることができる。これによって、上半側の環状ディフューザ50から流出した蒸気の排気室70における圧力損失を低減することができる。
As described above, according to the
(タービン排気損失の評価)
(1)(H−D/2)/Bおよび(W−D)/2Bとタービン排気損失
図9は、(H−D/2)/Bとタービン排気損失との関係を示す図である。図10は、(W−D)/2Bとタービン排気損失との関係を示す図である。これらの関係は、縮尺モデルによるモデル試験および数値解析から得られた結果である。
(Evaluation of turbine exhaust loss)
(1) (HD / 2) / B and (WD) / 2B and Turbine Exhaust Loss FIG. 9 is a diagram showing the relationship between (HD / 2) / B and turbine exhaust loss. FIG. 10 is a diagram showing the relationship between (WD) / 2B and turbine exhaust loss. These relationships are the results obtained from model tests and numerical analysis using a scale model.
なお、図9および図10に係る評価において、(H−D/2)/Bおよび(W−D)/2Bの双方の値を変化させて評価した。具体的には、(H−D/2)/Bの値を減少させるに伴って、(W−D)/2Bの値を増加させた。例えば、(H−D/2)/Bが1.7のときの(W−D)/2Bは2であり、(H−D/2)/Bを1.7から減少させるに伴って、(W−D)/2Bを2から増加させた。 In the evaluations according to FIGS. 9 and 10, the evaluation was performed by changing both the values of (HD / 2) / B and (WD) / 2B. Specifically, the value of (WD) / 2B was increased as the value of (HD / 2) / B was decreased. For example, when (H−D / 2) / B is 1.7, (WD) / 2B is 2, and as (H−D / 2) / B is decreased from 1.7, (WD) / 2B was increased from 2.
図9に示すように、(H−D/2)/Bの値が1.7を超えると、タービン排気損失が急激に増加している。また、図10に示すように、(W−D)/2Bが2未満では、タービン排気損失が急激に増加している。そのため、(H−D/2)/Bを1.7以下とし、(W−D)/2Bを2以上に設定することで、タービン排気損失を低減できることがわかる。 As shown in FIG. 9, when the value of (HD−2) / B exceeds 1.7, the turbine exhaust loss increases rapidly. Further, as shown in FIG. 10, when (WD) / 2B is less than 2, the turbine exhaust loss increases rapidly. Therefore, it can be seen that the turbine exhaust loss can be reduced by setting (HD−2) / B to 1.7 or less and (WD) / 2B to 2 or more.
(2)(H−C/2)/Bおよび(W−C)/2Bとタービン排気損失
図11は、(H−C/2)/Bとタービン排気損失との関係を示す図である。図12は、(W−C)/2Bとタービン排気損失との関係を示す図である。これらの関係は、実機において得られた結果である。
(2) (HC / 2) / B and (WC) / 2B and Turbine Exhaust Loss FIG. 11 is a diagram showing the relationship between (HC / 2) / B and turbine exhaust loss. FIG. 12 is a diagram showing the relationship between (WC) / 2B and turbine exhaust loss. These relationships are the results obtained in the actual machine.
なお、図11および図12に係る評価において、(H−C/2)/Bおよび(W−C)/2Bの双方の値を変化させて評価した。具体的には、(H−C/2)/Bの値を増加させるに伴って、(W−C)/2Bの値を減少させた。例えば、(H−C/2)/Bが0.2のときの(W−C)/2Bは1.8であり、(H−C/2)/Bを0.2から増加させるに伴って、(W−C)/2Bを1.8から減少させた。(H−C/2)/Bが0.85のときの(W−C)/2Bは1.1である。 In the evaluation according to FIGS. 11 and 12, the evaluation was performed by changing both the values of (HC−2) / B and (WC) / 2B. Specifically, as the value of (HC−2) / B was increased, the value of (W−C) / 2B was decreased. For example, when (HC-2) / B is 0.2, (WC) / 2B is 1.8, and as (HC-2) / B is increased from 0.2, Thus, (WC) / 2B was decreased from 1.8. When (HC−2) / B is 0.85, (WC) / 2B is 1.1.
図11に示すように、(H−C/2)/Bが0.6程度で最高静圧回復量となり、そこから外れると、静圧回復量が低下し、タービン排気損失が増加している。ここで、通常のタービン設計基準では、最高静圧回復量から20%の低下した静圧回復量までを許容する設計がなされている。図11には、最高静圧回復量から20%の低下した静圧回復量を破線で示している。そのため、(H−C/2)/Bを0.2以上0.85以下、(W−C)/2Bを1.1以上1.8以下に設定することで、前述したタービン設計基準値以上の静圧回復量を得ることができ、タービン排気損失を低減することができることがわかる。 As shown in FIG. 11, the maximum static pressure recovery amount is obtained when (HC−2) / B is about 0.6, and when it deviates from this, the static pressure recovery amount decreases and the turbine exhaust loss increases. . Here, in a normal turbine design standard, a design that allows a static pressure recovery amount reduced by 20% from the maximum static pressure recovery amount is made. In FIG. 11, the static pressure recovery amount reduced by 20% from the maximum static pressure recovery amount is indicated by a broken line. Therefore, by setting (HC-2) / B to 0.2 or more and 0.85 or less and (WC) / 2B to 1.1 or more and 1.8 or less, the above turbine design standard value or more is set. It can be seen that the amount of static pressure recovered can be obtained and the turbine exhaust loss can be reduced.
以上説明した実施形態によれば、排気室における蒸気の流れの圧力損失を抑制し、タービン排気損失を低減することが可能となる。 According to the embodiment described above, it is possible to suppress the pressure loss of the steam flow in the exhaust chamber and reduce the turbine exhaust loss.
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…外部ケーシング、20a…上半側外部ケーシング、20b…下半側外部ケーシング、21…内部ケーシング、21a…上半側内部ケーシング、21b…下半側内部ケーシング、22…動翼、22a…最終段動翼、23…タービンロータ、24…ロータ軸受、25a,25b…ダイアフラム、26…ノズル、27…クロスオーバー管、28…吸気室、30…スチームガイド、30a,40a…最端部、40…ベアリングコーン、50…環状ディフューザ、60…排出口、70…排気室、80a…上半側竜骨リブ、80b…下半側竜骨リブ、81…上半側フローガイド、82…仕切部、90a…内壁。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
タービンロータを包囲する、上半側内部ケーシングおよび下半側内部ケーシングからなる内部ケーシングと、
前記内部ケーシングを包囲する、上半側外部ケーシングおよび下半側外部ケーシングからなる外部ケーシングと、
最終のタービン段落の下流側に設けられ、最終のタービン段落を通過した蒸気を半径方向外側に向かって排出する環状ディフューザと
を備え、
前記タービンロータの中心軸から前記上半側外部ケーシングの内壁までの鉛直方向の距離H、最終のタービン段落を構成する最終段動翼の最外径D、前記最終段動翼の翼高さB、および前記復水器に向けて蒸気を排出する排出口を構成する、前記下半側外部ケーシングの底部における、前記タービンロータの中心軸に垂直で、かつ水平方向の内壁間の距離Wが、次の式(1)および式(2)を満たすことを特徴とする蒸気タービン。
(H−D/2)/B≦1.7 …式(1)
(W−D)/2B≧2 …式(2) A steam turbine that directs the steam that has passed through the final turbine stage to a condenser provided below,
An inner casing comprising an upper half inner casing and a lower half inner casing, surrounding the turbine rotor;
An outer casing comprising an upper half-side outer casing and a lower half-side outer casing, surrounding the inner casing;
An annular diffuser provided downstream of the final turbine stage and exhausting steam that has passed through the final turbine stage radially outward;
Distance H in the vertical direction from the central axis of the turbine rotor to the inner wall of the upper half outer casing, outermost diameter D of the last stage rotor blade constituting the final turbine stage, blade height B of the last stage rotor blade And a distance W between inner walls perpendicular to the central axis of the turbine rotor and in the horizontal direction at the bottom of the lower half outer casing, which constitutes a discharge port for discharging steam toward the condenser. A steam turbine characterized by satisfying the following expressions (1) and (2):
(HD−2) /B≦1.7 (1)
(WD) / 2B ≧ 2 Formula (2)
タービンロータを包囲する、上半側内部ケーシングおよび下半側内部ケーシングからなる内部ケーシングと、
前記内部ケーシングを包囲する、上半側外部ケーシングおよび下半側外部ケーシングからなる外部ケーシングと、
最終のタービン段落の下流側に設けられ、スチームガイドおよびその内側のベアリングコーンによって形成された、最終のタービン段落を通過した蒸気を半径方向外側に向かって排出する環状ディフューザと
を備え、
前記タービンロータの中心軸から前記上半側外部ケーシングの内壁までの鉛直方向の距離H、前記環状ディフューザの出口を構成する前記スチームガイドの最端部における最外径C、最終のタービン段落を構成する最終段動翼の翼高さB、および前記復水器に向けて蒸気を排出する排出口を構成する、前記下半側外部ケーシングの底部における、前記タービンロータの中心軸に垂直で、かつ水平方向の内壁間の距離Wが、次の式(3)および式(4)を満たすことを特徴とする蒸気タービン。
0.2≦(H−C/2)/B≦0.85 …式(3)
1.1≦(W−C)/2B≦1.8 …式(4) A steam turbine that directs the steam that has passed through the final turbine stage to a condenser provided below,
An inner casing comprising an upper half inner casing and a lower half inner casing, surrounding the turbine rotor;
An outer casing comprising an upper half-side outer casing and a lower half-side outer casing, surrounding the inner casing;
An annular diffuser provided downstream of the final turbine stage and formed by a steam guide and a bearing cone inside the steam diffuser for exhausting the steam that has passed through the final turbine stage radially outward;
The vertical distance H from the central axis of the turbine rotor to the inner wall of the upper half outer casing, the outermost diameter C at the extreme end of the steam guide constituting the outlet of the annular diffuser, and the final turbine stage A vertical height of the turbine rotor at the bottom of the lower half outer casing, which forms a discharge height for discharging steam toward the condenser and a blade height B of the final stage moving blade, and A steam turbine characterized in that a distance W between inner walls in the horizontal direction satisfies the following expressions (3) and (4).
0.2 ≦ (HC−2) /B≦0.85 Formula (3)
1.1 ≦ (W−C) /2B≦1.8 (4)
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