JP2015113835A - 蒸気タービン及びその組み立て方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】蒸気タービン構成要素を冷却する方法及びシステム。【解決手段】蒸気タービン１００は、ハウジング１２４に流れ連通して結合され、ハウジング内で第１の蒸気流１３８を排出するよう構成された蒸気入口１３６を含む。ステータ１２６は、ハウジングに結合され、複数のベーン１２８を含む。ロータ１１８は、ステータ内に位置付けられ、該ロータ及びステータは、これらの間に第１の蒸気流と流れ連通して第１の流路１３０を形成するよう構成される。ロータが、結合される複数のブレード１２２を含み、複数のブレードの少なくとも１つの根元１２５が、第１の側部１５２と、第２の側部１５４と、該第１の側部及び第２の側部に流れ連通して結合された通路１５８とを有する。通路は、第１の流路と流れ連通して第２の流路１６０を定め、少なくとも１つの根元内で第２の蒸気流１６２を排出するよう構成される。【選択図】図１

Description

本明細書で記載される実施形態は、全体的に、蒸気タービンに関し、より詳細には、蒸気タービンのタービン構成要素を冷却する方法及びシステムに関する。
蒸気タービンは、より高い蒸気温度に依存して効率を増大させるので、タービンの耐用寿命を損なわないように高温の蒸気温度に耐えることが必要である。典型的なタービン運転中、蒸気は、蒸気供給源からハウジングの入口を通り、環状高温蒸気通路に沿って回転軸線に平行に流れる。典型的には、タービン段は、後続のタービン段のベーン及びブレードを蒸気が通過するように、蒸気通路に沿って配置される。タービンブレードは、複数のタービンホイールに固定することができ、各タービンホイールは、ロータシャフトに装着又は一体化されて共に回転する。或いは、タービンブレードは、個々のホイールではなくドラム型タービンロータに固定することができ、ドラムがシャフトと一体化されている。
従来では、タービンブレードは、実質的に平坦なプラットフォームから半径方向外向きに延びる翼形部と、プラットフォームから半径方向内向きに延びる根元部分とを含むことができる。根元部分は、タービンロータのタービンホイールにブレードを固定するダブテール又は他の手段を含むことができる。一般に、蒸気タービンの作動中、蒸気がタービンブレードの翼形部を越えて及びその周囲に流れ、タービンブレードが高い熱応力に曝される。これらの高い熱応力により、タービンブレードの耐用寿命が制限される可能性がある。その上、ブレード根元及び隣接するロータは、蒸気流による高温及び熱応力を受ける可能性がある。従来の蒸気タービンは、より耐熱性のあるブレード及びロータ本体材料を使用する場合がある。しかしながら、これらの耐熱材料は、タービンブレードのコストを上昇させる可能性がある。
米国特許第７，６３５，２５０号明細書
１つの態様において、蒸気タービンが提供される。蒸気タービンは、ハウジングと、ハウジングに流れ連通して結合され、ハウジング内で第１の蒸気流を排出するよう構成された蒸気入口と、を含む。ステータは、ハウジングに結合され、複数のベーンを含む。ロータは、ハウジングに結合され、ステータ内に位置付けられ、該ロータ及びステータは、これらの間に第１の蒸気流と流れ連通して第１の流路を形成するよう構成される。ロータは、該ロータに結合される複数のブレードを含み、複数のブレードの少なくとも１つの根元は、第１の側部と、第２の側部と、該第１の側部及び第２の側部に流れ連通して結合された通路とを有する。通路は、第１の流路と流れ連通して第２の流路を定め、少なくとも１つの根元内で第２の蒸気流を排出するよう構成される。複数のブレードの少なくとも１つの根元は、通路と流れ連通し且つ第１の流路から通路をシールするよう構成されたエンジェルウィングを含む。
別の態様において、ロータ組立体が提供される。ロータ組立体は、ハウジングに結合され、蒸気タービンのステータ内に位置付けられる。ロータ組立体は、ハウジングに結合されたロータを含み、第１の流路を有する。複数のブレードは、ロータに結合され、複数のブレードの少なくとも１つの根元は、第１の側部と、第２の側部と、該第１の側部及び第２の側部に流れ連通して結合された通路とを有する。通路は、第１の流路と流れ連通して第２の流路を定めるよう構成される。ロータ組立体は、ロータに結合され且つ第２の流路と流れ連通したシール組立体を含む。複数のブレードの少なくとも１つの根元は、通路と流れ連通し且つ第１の流路から通路をシールするよう構成されたエンジェルウィングを含む。
更に別の態様において、蒸気タービンを組み立てる方法が提供される。本方法は、ステータをハウジングに結合するステップと、蒸気入口をハウジングに流れ連通して結合するステップとを含む。本方法は更に、蒸気入口と流れ連通してハウジング内に第１の流路を形成するステップを含む。ロータは、ステータ内でハウジングに結合される。ロータは、該ロータに結合された複数のブレードを含む。複数のブレードの少なくとも１つの根元は、第１の側部と、第２の側部と、該第１の側部及び第２の側部に流れ連通して結合された通路とを有する。通路は、第１の流路と流れ連通して第２の流路を定めるよう構成される。複数のブレードの少なくとも１つの根元は、通路と流れ連通し且つ第１の流路から通路をシールするよう構成されたエンジェルウィングを含む。
例示的な蒸気タービン及び蒸気タービンに結合された例示的な流れ組立体の側面図。 図１に示す流れ組立体の部分図。 別の例示的な蒸気タービン及び蒸気タービンに結合された別の例示的な流れ組立体の側面図。 別の例示的な蒸気タービン及び蒸気タービンに結合された別の例示的な流れ組立体の側面図。 別の例示的な蒸気タービン及び蒸気タービンに結合された別の例示的な流れ組立体の側面図。 別の例示的な蒸気タービン及び蒸気タービンに結合された別の例示的な流れ組立体の側面図。 別の例示的な蒸気タービン及び蒸気タービンに結合された別の例示的な流れ組立体の側面図。 別の例示的な蒸気タービン及び蒸気タービンに結合された別の例示的な流れ組立体の側面図。 別の例示的な蒸気タービン及び蒸気タービンに結合された別の例示的な流れ組立体の側面図。 別の例示的な蒸気タービン及び蒸気タービンに結合された別の例示的な流れ組立体の側面図。 蒸気タービンを製造する方法を示す例示的なフローチャート。
本明細書で記載される実施形態は、一般に、蒸気タービンに関する。より詳細には、本実施形態は、蒸気タービンのタービン構成要素内の流体流れを促進する方法及びシステムに関する。構成要素の冷却に関する本明細書で記載される実施形態は、タービンブレードに限定されず、更に、蒸気タービン及びブレードを利用した説明及び図は例証に過ぎない点を理解されたい。その上、本実施形態は蒸気タービン及びブレードを例示しているが、本明細書で記載される実施形態は、他の好適なタービン構成要素に含めることができる。加えて、流路に関して本明細書で記載される実施形態は、タービン構成要素に限定されない点は理解されたい。具体的には、本実施形態は、一般に、物品の表面を冷却するため、及び／又は物品の温度を維持するために媒体（例えば、水、蒸気、空気、燃料及び／又は他の何れかの好適な流体）が配向されるあらゆる好適な物品で用いることができる。
図１は、蒸気タービン１００及び該蒸気タービン１００に結合された流れ組立体１０２の側面図を示す。図２は、図１に示す流れ組立体１０２の部分図である。例示的な実施形態において、蒸気タービン１００は、負の根元反作用冷却構成１０４を有する高圧単流タービンを含む。或いは、蒸気タービン１００は、蒸気タービン１００が本明細書で記載されるように機能することを可能にするあらゆる圧力及び流れ構成を含むことができる。蒸気タービン１００は、複数の加圧セクション１０６を含む。より詳細には、蒸気タービン１００は、高圧セクション１０８及び中圧セクション１１０を含む。高圧セクション１０８は、互いに対して対面及び離間関係にある複数の段１１２を含む。各段１２は、回転組立体１１４及び固定組立体１１６を含む。各段１１２において、回転組立体１１４は、蒸気タービン１００の回転軸１２０の周りで軸方向に配置されたロータ１１８を含む。
複数のブレード１２２は、プラットフォームにて回転組立体１１４に結合され、ここでブレード１２２は、プラットフォーム１２３から円周方向外向きに固定組立体１１６に向かって延びる。ブレード１２２は、対向するブレード側から半径方向に延びる対向するエンジェルウィング１９６のペアを含む。エンジェルウィング１９６は、限定ではないが、固定組立体１１６に向かって延びるブラシシールのようなシール１２１を含む。その上、限定ではないが、エンジェルウィング１９３及びエンジェルウィング１９５などの隣接するエンジェルウィング１９６は、ブレード根元１２５に対してエンジェルウィング１９３及びエンジェルウィング１９５の回転運動を可能にしながら、エンジェルウィング１９３とエンジェルウィング１９５との間のシールを提供するシール可能構成で構成される。より詳細には、エンジェルウィング１９３は、第１の重なり部分１９７を含み、エンジェルウィング１９５は、第１の重なり部分１９７に取り外し可能に結合される第２の重なり部分１９９を含む。重なり部分１９７及び１９９は、ブレード根元１２５との第１の流路１３０の流れ連通を低減及び／又は排除するよう構成される。複数のブレード根元１２５がロータ１１８に結合される。ブレード根元１２５は、限定ではないが、接線方向ダブテール及び／又は軸方向ダブテール構成のようなダブテール構成を含む。ブレード根元１２５は、蒸気タービン１００が本明細書で記載されるように機能することを可能にするあらゆるダブテール構成を含むことができる。根元１２５は、ブレード１２２をタービンホイール又はロータ１１８のロータ本体１２７に結合するよう構成される。エンジェルウィング１９６、ブレード根元１２５、及びロータ本体１２７は、ブレード根元１２５間に冷却通路１３４を定めるよう構成される。
固定組立体１１６は、ハウジング１２４、ステータ１２６、及び複数の固定ベーン１２８を含む。固定ベーン１２８は、ロータ本体１２７に対面する端部カバー１８０を含む。ハウジング１２４は、ロータ１１８、ブレード１２２、ステータ１２６及びベーン１２８のうちの少なくとも１つを内包するよう構成される。例示的な実施形態において、ロータ１１８及びステータ１２６は、ハウジング１２４内で間に第１の流路１３０を定めるよう離間した関係で構成される。ベーン１２８は、ステータ１２６の複数のスロット１３２内に結合され、ブレード１２２の段間に位置付けられた円周方向段を成して配列される。
固定組立体１１６は更に、第１の流路１３０に流れ連通して結合された蒸気入口１３６を含む。蒸気入口１３６は、第１の蒸気流１３８を第１の流路１３０に向けて複数のブレード１２２と流れ連通して高温高圧で配向又は配送するように構成される。例示的な実施形態において、蒸気入口１３６は、ハウジング１２４内に位置付けられ、例えば、ボイラー又は熱回収蒸気発生器のような蒸気供給源１４０と流れ連通している。蒸気入口１３６は更に、ボイルインサート１４４及び漏洩流路１４６を有するボウル領域１４２を含む。ボイルインサート１４４は、第１の流路１３０に流れ連通して結合された第１の端部１４８と、ロータ１１８に流れ連通して結合された第２の端部１５０とを含む。
例示的な実施形態において、複数の根元１２５のうちの少なくとも１つの根元１２５は、第１の側部１５２、第２の側部１５４、及びこれらの間に位置付けられる本体１５６を含む。第１の側部１５２は、第１の蒸気流１３８に対して第２の側部１５４から上流側に位置する。その上、第１の側部１５２及び第２の側部１５４は、それぞれの冷却通路１３４に流れ連通して構成される。根元１２５は更に、本体１５６内に定められ且つ第１の側部１５２及び第２の側部１５４に流れ連通して結合された通路１５８を含む。その上、通路１５８は、冷却通路１３４に流れ連通して構成される。例示的な実施形態において、通路１５８は、冷却通路１３４に流れ連通して根元１２５内に第２の流路１６０を定める。冷却通路１３４及び第２の流路１６０は、ロータ１１８の冷却開路を定める。第２の流路１６０は、第２の蒸気流１６２を根元１２５内で及び冷却通路に排出可能にするよう構成される。エンジェルウィング１９６及び／又は端部カバー１８０は、冷却通路１３４と第１の流路１３０との間の流れ連通を最小限に及び／又は排除できるように構成される。より詳細には、隣接するエンジェルウィング１９６は、第２の蒸気流１６２を根元１２５から冷却通路１３４を通って隣接するブレード根元１２５内に配向し、ブレード根元１２５及び／又はロータ本体１２７の冷却の強化を可能にするように構成される。例示的な実施形態において、第１の流路１３０及び第２の流路１６０は、本明細書で記載される負の根元反作用冷却構成１０４で構成される。
回転組立体１１４は更に、ロータ１１８に結合されたシール組立体１６４を含む。シール組立体１６４は、第１のシール部材１６６及び第２のシール部材１６８を含む。例示的な実施形態において、第１のシール部材１６６は、蒸気入口１３６から上流側位置にてロータ１１８に結合されるパッキングヘッド１７０を含む。その上、パッキングヘッド１７０は、第２の流路１６０に流れ連通して結合された第１の端部１７４と、中圧セクション１１０に流れ連通して結合された第２の端部１７６とを有する第３の流路１７２を含む。複数のパッキングリング１７８は、第３の流路１７２内に位置付けられる。第２のシール部材１６８は、少なくとも１つのベーン１２８に結合されてベーン１２８とロータ１１８との間に位置付けられるカバー１８０を含む。カバー１８０は、冷却通路１３４内に延びた第１の端部１８２と、ボウル領域１４２内に延びた第２の端部１８４とを含む。より詳細には、第２の端部１８４は、ボウルインサート１４４に結合され、該ボウルインサート１４４に流れ連通して配列されている。例示的な実施形態において、シール１８６は、カバー１８０に結合され、エンジェルウィング１９６に向かって延びて第２の流路１６０と第３の流路１７２との間に位置付けられる。
複数のブレード１２２及び回転ロータ１１８を通って流れることにより仕事をしない蒸気流は、漏洩流体と見なされる。蒸気タービン１００において仕事をしない漏洩流体は、出力損失をもたらす。第１のシール部材１６６及び第２のシール部材１６８は、ロータ１１８とパッキングヘッド１７０との間の蒸気流を低減して出力損失を削減するよう構成される。より詳細には、第１のシール部材１６６及び第２のシール部材１６８は、漏洩流体の体積を低減するよう構成され、その結果、蒸気タービン１００のロータ１１８を回転させることにより、より多くの流体が仕事をする。
例示的な作動中、高温高圧の第１の蒸気流１３８は、蒸気供給源１４０から蒸気入口１３６を通って第１の流路１３０に向けて配向される。より詳細には、第１の蒸気流１３８は、複数のブレード１２２及び複数のベーン１２８に向けて配向される。第１の蒸気流１３８が複数のブレード１２２と接触すると、第１の蒸気流１３８は、複数のブレード１２２及びロータ１１８を回転させる。第１の蒸気流１３８は、下流側方向に段１１２を通過し、同様の方式で引き続き後続の複数の段（図示せず）を通過する。
第１の蒸気流１３８が蒸気入口１３６から第１の流路１３０を通って流れると、第１の蒸気流１３８は、複数のブレード１２２及び複数のベーン１２８を通過して流れるよう構成される。負の根元反作用に起因して、根元１２５の第２の側部１５４での第１の蒸気流１３８の温度は、第１の側部１５２での第１の蒸気流１３８の温度とは異なる。例示的な実施形態において、第２の側部１５４での温度は、根元１２５の第１の側部１５２よりも低温であるが、第２の側部１５４での第１の蒸気流１３８の圧力は、根元１２５の第１の側部１５２での第１の蒸気流１３８の圧力よりも高い。根元１２５の第１の側部１５２よりも高圧である根元１２５の第２の側部１５４での第１の蒸気流１３８は、第２の流路１６０内に第２の蒸気流１６２として低温蒸気を送り込むのに使用される。より詳細には、第１の蒸気流１３８は、ブレード１２２の上流側及び下流側での圧力差及び温度差に少なくとも基づいて、第２の蒸気流１６２を第２の流路１６０に戻すように構成される。第２の流路１６０は、第２の蒸気流１６２を受け取って、第２の蒸気流１６２を根元１２５内で配向して第１の側部１５２から外部に出すよう構成される。第２の蒸気流１６２の低温蒸気が第２の流路１６０を通って移動すると、根元１２５及び／又はロータ本体１２７の熱は、第２の蒸気流１６２に伝達され、根元１２５及び／又はロータ本体１２７を冷却することができる。
エンジェルウィング１９６及びカバー１８０のシール１８６は、第２の側部１５４から出て冷却通路１３４に流入する第２の蒸気流１６２の第１の部分１８８の漏洩を低減及び／又は排除し、また、第１の流路１３０における第１の蒸気流１３８との混合を低減及び／又は排除するよう構成される。第２の蒸気流１６２の第２の部分１９０は、カバー１８０とロータ１１８との間で移動して、パッキングリング１８６を通過するか、又はボウルインサート蒸気流１８７と混合するように流れる。第２の部分１９０は、再熱セクション（図示せず）及び／又は低圧セクション（図示せず）のうちの少なくとも１つにより更に使用するために、第３の流路１７２を通ってパッキングヘッド１７０内を流れるように構成される。例示的な実施形態において、第２の部分１９０は、中圧セクション１１０内を移動して、シール部材１７８にわたる蒸気流の圧力を制御し、パッキングヘッド１７０を流れる蒸気漏洩の量を制御することができる。
図３は、蒸気タービン１００に結合された別の流れ組立体１９２の断面図である。図３において、図１〜２に示したのと同様の構成要素は同じ要素符号を含む。蒸気タービン１００は、外部冷却構成１９４を有する高圧の単流タービンを含む。代替として、蒸気タービン１００は、蒸気タービン１００が本明細書で記載されるように機能することを可能にする何らかの圧力及び流れ構成を含むことができる。蒸気タービン１００は、高圧セクション１０８及び中圧セクション１１０を含む。その上、エンジェルウィング１９６は、対向する冷却通路１３４内に延びる。
例示的な実施形態において、蒸気入口１３６は、第１の流路１３０に流れ連通して結合される。その上、別の蒸気入口１９８がハウジング１２４に結合され、ハウジング１２４の外部に位置付けられる。より詳細には、蒸気入口１９８は、典型的には第１の蒸気流１３８の温度よりも低い蒸気温度を有するボイラー又は熱回収蒸気発生器などの外部蒸気供給源２００に結合される。蒸気入口１９８は少なくとも１つのベーン１２８に流れ連通して結合される。例示的な実施形態において、ベーン１２８は、第１の端部２０４、第２の端部２０６、及びこれらの間に延びて結合される通路２０８を有する半径方向流路２０２を含む。第１の端部２０４は、蒸気入口１９８に流れ連通して結合され、第２の端部２０６は、冷却通路１３４に流れ連通して結合される。蒸気入口１９８は、第２の蒸気流１６２を外部蒸気供給源２００からハウジング１２４内に配向するよう構成される。より詳細には、第１の端部２０４は、蒸気入口１９８から第２の蒸気流１６２を受け取り、該第２の蒸気流１６２を半径方向流路２０２を通して配向するよう構成される。第２の端部２０６は、第２の蒸気流１６２を冷却通路１３４内に配向するよう構成される。
例示的な作動中、高温高圧の第１の蒸気流１３８は、蒸気供給源１４０から蒸気入口１３６を通って第１の流路１３０に向けて配向される。より詳細には、第１の蒸気流１３８は、複数のブレード１２２及び複数のベーン１２８に向けて配向される。第１の蒸気流１３８が複数のブレード１２２と接触すると、第１の蒸気流１３８は、複数のブレード１２２及びロータ１１８を回転させる。第１の蒸気流１３８は、下流側方向に段１１２を通過し、同様の方式で引き続き後続の複数の段（図示せず）を通過する。
その上、第１の蒸気流１３８よりも低い温度及び圧力の第２の蒸気流１６２は、第１の端部２０４から半径方向流路２０２を通って第２の端部２０６から外に移動する。第２の蒸気流１６２が通路２０８を通って移動すると、ベーン１２８の熱が第２の蒸気流１６２に伝達され、ベーン１２８を冷却することができる。第２の蒸気流１６２は、第２の端部２０６から出て、第１の蒸気流１３８よりも低い温度で冷却通路１３４に流入する。より詳細には、第２の蒸気流１６２の第１の部分２１０は、エンジェルウィング１９６とベーン１２８との間を移動して、根元１２５及びロータ本体１２７を冷却することができる。エンジェルウィング１９６及び／又はカバー１８０のシール１８６は、第２の端部２０６から出て冷却通路１３４内に流入して第１の流路１３０における第１の蒸気流１３８と混合する第２の蒸気流１６２の第１の部分２１０の漏洩を低減及び／又は排除するよう構成される。或いは、エンジェルウィング１９６及び／又はシール１８６は、冷却通路１３４内の第２の蒸気流１６２が第１の流路１３０における第１の蒸気流１３８と混合するのを可能にするよう構成することができる。第２の蒸気流１６２の第２の部分２１２は、第２の流路１６０に流入するよう構成される。第２の蒸気流１６２の低温蒸気が、第２の流路１６０を通って移動すると、根元１２５及び／又はロータ本体１２７から第２の蒸気流１６２に熱が伝達され、根元１２５及び／又はロータ本体１２７を冷却することができる。
第２の蒸気流１６２の第２の部分２１２は、カバー１８０とロータ１１８との間で移動して、冷却目的に応じて、シール１８６を通過するか、或いは、ボウルインサート蒸気流１８７と混合するように流れる。第２の部分２１２は、再熱セクション（図示せず）及び／又は低圧セクション（図示せず）のうちの少なくとも１つにより更に使用するために、第３の流路１７２を通ってパッキングヘッド１７０内を流れるように構成される。例示的な実施形態において、第２の部分２１２は、中圧セクション１１０内を移動して、シール部材１７８にわたる蒸気流の圧力を制御し、パッキングヘッド１７０を流れる蒸気漏洩の量を制御することができる。
図４は、蒸気タービン１００に結合された別の流れ組立体２１４の断面図である。図４において、図１〜３と同様の構成要素は同じ要素符号を含む。蒸気タービン１００は、外部冷却構成２１６を有する高圧の単流タービンを含む。代替として、蒸気タービン１００は、蒸気タービン１００が本明細書で記載されるように機能することを可能にする何らかの圧力及び流れ構成を含むことができる。例示的な実施形態において、蒸気入口１３６は、第１の流路１３０に流れ連通して結合される。その上、別の蒸気入口２１８がパッキングヘッド１７０に結合され、ハウジング１２４の外部に位置付けられる。より詳細には、蒸気入口２１８は、外部蒸気供給源２２０に結合される。例示的な実施形態において、蒸気入口２１８は更に、セクション１１０に流れ連通して結合される。より詳細には、蒸気入口２１８は、パッキングヘッド１７０に流れ連通して結合される。パッキングヘッド１７０は、蒸気入口２１８及び第３の流路１７２に流れ連通して結合されたパッキング流路２２２を含む。
例示的な作動中、高温高圧の第１の蒸気流１３８は、蒸気入口１３６を通って第１の流路１３０に向けて配向される。より詳細には、第１の蒸気流１３８は、複数のブレード１２２及び複数のベーン１２８に向けて配向される。第１の蒸気流１３８が複数のブレード１２２と接触すると、第１の蒸気流１３８は、複数のブレード１２２及びロータ１１８を回転させる。第１の蒸気流１３８は、下流側方向に段１１２を通過し、同様の方式で引き続き後続の複数の段（図示せず）を通過する。
その上、第１の蒸気流１３８よりも低い温度及び圧力の第２の蒸気流１６２は、蒸気入口２１８からパッキング流路２２２内に移動する。第２の蒸気流１６２は、パッキング流路２２２を通って移動し、第２の蒸気流１６２の第１の部分２２４は、第３の流路１７２内に移動し、第３の流路１７２内に位置付けられたパッキングリング１７８を通る。第１の部分２２４は、再熱セクション（図示せず）及び／又は低圧セクション（図示せず）のうちの少なくとも１つにより更に使用するために、パッキングヘッド１７０を通って移動する。第１の部分２２４は、中圧セクション１１０内を移動して、シール部材１７８にわたる蒸気流の圧力を制御し、パッキングヘッド１７０を流れる蒸気漏洩の量を制御することができる。
第２の蒸気流１６２の第２の部分２２６は、第３の流路１７２を通ってロータ１１８に向かって移動する。第２の部分２２６は、カバー１８０とロータ１１８との間でパッキングリング１８６を通って流れる。第２の部分２２６は、パッキングリング１８６から出て、第１の蒸気流１３８よりも低い圧力で冷却通路１３４に流入する。より詳細には、第２の部分２２６は、エンジェルウィング１９６とベーン１２８との間に流れる。エンジェルウィング１９６及び／又はカバー１８０は、冷却通路１３４内に流入して第１の流路１３０における第１の蒸気流１３８と混合する第２の蒸気流１６２の漏洩を低減及び／又は排除するよう構成される。或いは、エンジェルウィング１９６及び／又はカバー１８０は、冷却通路１３４内の第２の蒸気流１６２が第１の流路１３０における第１の蒸気流１３８と混合するのを可能にするよう構成することができる。第２の蒸気流１６２の第２の部分２１２はまた、第２の流路１６０に流入するよう構成される。第２の蒸気流１６２の低温蒸気が、第２の流路１６０を通って移動すると、根元１２５及び／又はロータ本体１２７から第２の蒸気流１６２に熱が伝達され、根元１２５及び／又はロータ本体１２７を冷却することができる。
図５は、蒸気タービン１００に結合された別の流れ組立体２２８の断面図である。図５において、図１〜４と同様の構成要素は同じ要素符号を含む。蒸気タービン１００は、負の根元反作用冷却構成２３０を有する再熱単流タービンを含む。代替として、蒸気タービン１００は、蒸気タービン１００が本明細書で記載されるように機能することを可能にする何らかの熱、圧力及び流れ構成を含むことができる。例示的な実施形態において、蒸気タービン１００は再熱セクション２３２を含む。
固定組立体１１６は、第１の流路２３６に流れ連通して結合された蒸気入口２３４を含む。蒸気入口２３４は、蒸気入口２３４は、第１の蒸気流２３８を第１の流路１３０に向けて複数のブレード１２２と流れ連通して高温高圧で配向又は配送するように構成される。例示的な実施形態において、蒸気入口２３４は、ハウジング１２４内に位置付けられ、例えば、ボイラー又は熱回収蒸気発生器のような蒸気供給源２３９と流れ連通している。蒸気入口２３４は更に、ボイルインサート１４４及び漏洩流路１４６を有するボウル領域１４２を含む。
複数の根元１２５のうちの少なくとも１つの根元１２５は、第１の側部１５２、第２の側部１５４、及びこれらの間に位置付けられる本体１５６を含む。第１の側部１５２は、第１の蒸気流２３８に対して第２の側部１５４から上流側に位置する。第１の側部１５２及び第２の側部１５４は、それぞれの冷却通路１３４に流れ連通して構成される。根元１２５は更に、本体１５６内に定められ且つ第１の側部１５２及び第２の側部１５４に流れ連通して結合された通路１５８を含む。その上、通路１５８は、冷却通路１３４に流れ連通して構成される。例示的な実施形態において、通路１５８は、根元１２５内に第２の流路２４０を定める。第２の流路２４０は、根元１２５及び冷却通路１３４に結合される。その上、第２の流路２４０は、第２の蒸気流２４２を根元１２５内で冷却通路１３４を通って且つエンジェルウィング１９６と流れ連通して排出できるように構成される。例示的な実施形態において、第１の流路２３６及び第２の流路２４０は、負の根元反作用冷却構成２３０で構成される。
例示的な作動中、高温高圧の第１の蒸気流２３８は、蒸気供給源２３９から蒸気入口２３４を通って第１の流路２３６に向けて配向される。より詳細には、第１の蒸気流２３８は、複数のブレード１２２及び複数のベーン１２８に向けて配向される。第１の蒸気流２３８が複数のブレード１２２と接触すると、第１の蒸気流２３８は、複数のブレード１２２及びロータ１１８を回転させる。第１の蒸気流２３８は、下流側方向に段１１２を通過し、同様の方式で引き続き後続の複数の段（図示せず）を通過する。
第１の蒸気流２３８が蒸気入口２３４から第１の流路２３６を通って流れると、第１の蒸気流２３８は、複数のブレード１２２及び複数のベーン１２８を通過して流れるよう構成される。負の根元反作用に起因して、根元１２５の第２の側部１５４での第１の蒸気流２３８の温度は、第１の側部１５２での第１の蒸気流２３８の温度とは異なる。例示的な実施形態において、第２の側部１５４での温度は、根元１２５の第１の側部１５２よりも低温であるが、根元１２５の第２の側部１５４での第１の蒸気流２３８の圧力は、根元１２５の第１の側部１５２での第１の蒸気流２３８の圧力よりも高い。根元１２５の第１の側部１５２よりも高圧である根元１２５の第２の側部１５４での第１の蒸気流２３８は、第２の流路２４０内に第２の蒸気流２４２として低温蒸気を送り込むのに使用される。より詳細には、第１の蒸気流２３８は、ブレード１２２の上流側及び下流側での圧力差及び温度差に少なくとも基づいて、第２の蒸気流２４２を第２の流路２４０に戻すように構成される。第２の流路２４０は、第２の蒸気流２４２を受け取って、第２の蒸気流２４２を根元１２５内で配向し、根元１２５の第１の側部１５２から外部に出すよう構成される。第２の蒸気流２４２の低温蒸気が第２の流路２４０を通って移動すると、根元１２５及び／又はロータ本体１２７の熱は、第２の蒸気流２４２に伝達され、根元１２５及び／又はロータ本体１２７を冷却することができる。
第２の蒸気流２４２の第１の部分２４４は、第１の端部１５２から出て冷却通路１３４に流入し、エンジェルウィング１９６と流れ連通する。エンジェルウィング１９６及びカバー１８０は、第１の端部１５２から出て冷却通路１３４に流入して第１の流路２３６における第１の蒸気流２３８と混合する第２の蒸気流２４２の第１の部分２４４の漏洩を低減及び／又は排除するよう構成される。或いは、エンジェルウィング１９６及び／又はカバー１８０は、冷却通路１３４内の第２の蒸気流２４２が第１の流路２３６おける第１の蒸気流２３８と混合するのを可能にするよう構成することができる。第２の蒸気流２４２の第２の部分２４６は、ボウルインサート蒸気流１８７と混合するように流れるよう構成され、続いて第３の流路１７２内に流入する。第２の部分２４６は、低圧セクション（図示せず）により更に使用するために、第３の流路１７２を通ってパッキングヘッド１７０内で流れるよう構成される。例示的な実施形態において、第２の部分２４６は、中圧セクション１１０内を移動して、シール部材１７８にわたる蒸気流の圧力を制御し、パッキングヘッド１７０を流れる蒸気漏洩の量を制御することができる。
図６は、蒸気タービン１００に結合された別の流れ組立体２４８の断面図である。図６において、図１〜５と同様の構成要素は同じ要素符号を含む。蒸気タービン１００は、正の冷却構成２５０を有する再熱単流タービンを含む。代替として、蒸気タービン１００は、蒸気タービン１００が本明細書で記載されるように機能することを可能にする何らかの熱、圧力及び流れ構成を含むことができる。
例示的な実施形態において、蒸気入口２３４は、第１の流路２３６に流れ連通して結合される。その上、別の蒸気入口２５２がハウジング１２４に結合され、ハウジング１２４の外部に位置付けられる。蒸気入口２５２は、例えば、外部蒸気供給源２５４のような別のタービン構成要素に結合される。例示的な実施形態において、蒸気入口２５２は更に、中圧セクション１１０に流れ連通して結合される。より詳細には、蒸気入口２５２は、パッキングヘッド１７０に流れ連通して結合される。パッキングヘッド１７０は、蒸気入口２５２及び第３の流路１７２に流れ連通して結合されたパッキング流路２５６を含む。その上、パッキングヘッド１７０は、第３の流路１７２に流れ連通して結合されたパッキングブリード経路２５８を含む。
例示的な作動中、高温高圧の第１の蒸気流２３８は、蒸気供給源から蒸気入口２３４を通って第１の流路２３６に向けて配向される。より詳細には、第１の蒸気流２３８は、複数のブレード１２２及び複数のベーン１２８に向けて配向される。第１の蒸気流２３８が複数のブレード１２２と接触すると、第１の蒸気流２３８は、複数のブレード１２２及びロータ１１８を回転させる。第１の蒸気流２３８は、下流側方向に段１１２を通過し、同様の方式で引き続き後続の複数の段（図示せず）を通過する。
その上、第１の蒸気流２３８よりも低い温度及び圧力の第２の蒸気流２４２は、蒸気入口２５２からパッキング流路２５６内に移動する。第２の蒸気流２４２は、パッキング流路２５６を通って移動し、第１の部分２６０は、第３の流路１７２内に移動し、第３の流路１７２内に位置付けられたパッキングリング１７８を通る。第１の部分２６０は、中圧セクション１１０に向かって移動して、シール部材１７８にわたる蒸気流の圧力を制御し、パッキングヘッド１７０を流れる蒸気漏洩の量を制御することができる。第１の部分２６０は、再熱セクション（図示せず）及び／又は低圧セクション（図示せず）のうちの少なくとも１つにより更に使用するために、引き続き第３の流路１７２からパッキングブリード経路２５８内に移動する。
第２の蒸気流２４２の第２の部分２６２は、第３の流路１７２を通ってロータ１１８に向かって移動する。第２の部分２６２は、続いてボウルインサート蒸気流１８９と混合するように流れる。第２の部分２６２は、カバー１８０とロータ１１８との間でパッキングリング１８６を通って流れる。第２の蒸気流２４２は、パッキングリング１８６から出て、冷却通路１３４に流入する。第２の部分２６２は、第１の蒸気流１３８よりも低い圧力で冷却通路１３４に流入する。より詳細には、第２の部分２６２は、エンジェルウィング１９６とベーン１２８との間に流れる。エンジェルウィング１９６及び／又はカバー１８０のシール１８６は、冷却通路１３４内に流入して第１の流路２３６における第１の蒸気流２３８と混合する第２の蒸気流２４２の漏洩を低減及び／又は排除するよう構成される。或いは、エンジェルウィング１９６及び／又はシール１８６は、冷却通路１３４内の第２の蒸気流２４２が第１の流路２３６における第１の蒸気流２３８と混合するのを可能にするよう構成することができる。第２の蒸気流２４２の第２の部分２６２はまた、第２の流路２４０に流入するよう構成される。第２の蒸気流２６２の低温蒸気が、第２の流路２４０を通って移動すると、根元１２５及び／又はロータ本体１２７の熱が第２の部分２６２に伝達され、根元１２５及び／又はロータ本体１２７を冷却することができる。
図７は、蒸気タービン１００に結合された別の流れ組立体２６４の断面図である。図７において、図１〜６と同様の構成要素は同じ要素符号を含む。蒸気タービン１００は、負の根元反作用冷却構成２６６を有する高圧の再熱タービンを含む。代替として、蒸気タービン１００は、蒸気タービン１００が本明細書で記載されるように機能することを可能にする何らかの熱、圧力及び流れ構成を含むことができる。例示的な実施形態において、蒸気タービン１００は再熱セクション２３２を含む。例示的な実施形態において、パッキングヘッド１７０は、高圧セクション１０８及び再熱セクション２３２に結合される。より詳細には、第３の流路１７２は、高圧セクション１０８の第２の流路１６０及び再熱セクション２３２の第２の流路２４０に流れ連通して結合される。
例示的な作動中、高温高圧の第１の蒸気流１３８は、蒸気供給源１４０から蒸気入口１３６を通って第１の流路１３０に向けて配向される。より詳細には、第１の蒸気流１３８は、複数のブレード１２２及び複数のベーン１２８に向けて配向される。第１の蒸気流１３８が複数のブレード１２２と接触すると、第１の蒸気流１３８は、複数のブレード１２２及びロータ１１８を回転させる。第１の蒸気流１３８は、下流側方向に段１１２を通過し、同様の方式で引き続き後続の複数の段（図示せず）を通過する。
第１の蒸気流１３８が蒸気入口１３６から第１の流路１３０を通って流れると、第１の蒸気流１３８は、複数のブレード１２２及び複数のベーン１２８を通過して流れるよう構成される。負の根元反作用に起因して、根元１２５の第２の側部１５４での第１の蒸気流１３８の温度は、第１の側部１５２での第１の蒸気流１３８の温度とは異なる。例示的な実施形態において、第２の側部１５４での第１の蒸気流１３８の温度は、根元１２５の第１の側部１５２よりも低温であるが、根元１２５の第２の側部１５４での第１の蒸気流１３８の圧力は、根元１２５の第１の側部１５２での第１の蒸気流１３８の圧力よりも高い。根元１２５の第１の側部１５２よりも高圧である根元１２５の第２の側部１５４での第１の蒸気流１３８は、第２の流路１６０内に第２の蒸気流１６２として低温蒸気を送り込むのに使用される。より詳細には、第１の蒸気流１３８は、ブレード１２２の上流側及び下流側での圧力差及び温度差に少なくとも基づいて、第２の蒸気流１６２を第２の流路１６０を通じて戻すように構成される。第２の流路１６０は、第２の蒸気流１６２を受け取って、第２の蒸気流１６２を根元１２５内で配向するよう構成される。第２の蒸気流１６２の低温蒸気が第２の流路１６０を通って移動すると、根元１２５及び／又はロータ本体１２７の熱は、第２の蒸気流１６２に伝達され、根元１２５及び／又はロータ本体１２７を冷却することができる。
第２の蒸気流１６２の第１の部分２６８は、第１の端部１５２から出て冷却通路１３４に流入する。エンジェルウィング１９６及び／又はカバー１８０のシール１８６は、第１の端部１５２から出て冷却通路１３４に流入して第１の流路１３０における第１の蒸気流１３８と混合する第２の蒸気流１６２の第１の部分２６８の漏洩を低減及び／又は排除するよう構成される。或いは、エンジェルウィング１９６及び／又はシール１８６は、冷却通路１３４内の第２の蒸気流１６２が第１の流路１３０おける第１の蒸気流１３８と混合するのを可能にするよう構成することができる。第２の蒸気流１６２の第２の部分２７０は、カバー１８０とロータ１１８との間で移動して、パッキングリング１８６を通過するか、或いは、ボウルインサート蒸気流１８７と混合するように流れる。第２の部分２７０は、再熱セクション２３２により更に使用するために、第３の流路１７２を通ってパッキングヘッド１７０内を流れるように構成される。例示的な実施形態において、第２の部分２７０は、中圧セクション１１０内を移動して、シール部材１７８にわたる蒸気流の圧力を制御し、パッキングヘッド１７０を流れる蒸気漏洩の量を制御することができる。
第２の部分２７０は、続いて、パッキングヘッド１７０から再熱セクション２３２内に流れる。より詳細には、第２の蒸気流１６２の第２の部分２７０は、第３の流路１７２を通ってロータ１１８に向かって移動する。第２の部分２７０は、続いて、ボウルインサート蒸気流１８９と混合するように流れる。第２の部分２７０は、カバー１８０とロータ１１８との間でパッキングリング１８６を通って流れる。第２の蒸気流１６２は、パッキングリング１８６から出て、冷却通路１３４に流入する。第２の部分２７０は、第１の蒸気流１３８よりも低い圧力で冷却通路２３８に流入する。より詳細には、第２の部分２７０は、エンジェルウィング１９６とベーン１２８との間に流れて、第１の蒸気流２３８と混合する。第２の部分２７０はまた、第２の流路２４０に流入するよう構成される。第２の蒸気流２７０の低温蒸気が、第２の流路２４０を通って移動すると、根元１２５及び／又はロータ本体１２７の熱が第２の部分１６２に伝達され、根元１２５及び／又はロータ本体１２７を冷却することができる。
図８は、蒸気タービン１００に結合された別の流れ組立体２７２の断面図である。図８において、図１〜７と同様の構成要素は同じ要素符号を含む。蒸気タービン１００は、外部冷却構成２７４を有する高圧の再熱タービンを含む。代替として、蒸気タービン１００は、蒸気タービン１００が本明細書で記載されるように機能することを可能にする何らかの熱、圧力及び流れ構成を含むことができる。例示的な実施形態において、パッキングヘッド１７０は、高圧セクション１０８及び再熱セクション２３２に結合される。より詳細には、第３の流路１７２は、高圧セクション１０８の第２の流路１６０及び再熱セクション２３２の第２の流路２４０に流れ連通して結合される。
蒸気入口１３６は、ハウジング１２４に結合され、ハウジング１２４の外部に位置付けられる。その上、蒸気入口１３６は、外部蒸気供給源１４０に結合される。蒸気入口１３６は、蒸気流１３８を外部蒸気供給源１４０からハウジング１２４内に配向するよう構成される。より詳細には、蒸気入口１３６は、少なくとも１つのベーン１２８に流れ連通して結合される。別の蒸気入口２７６がパッキングヘッド１７０に流れ連通して結合される。例示的な実施形態において、蒸気入口２７６は更に、別のタービン構成要素（図示せず）、例えば、高圧段に結合される。その上、ボウルブリード経路２７８が、第３の流路１７２に流れ連通して結合される。
例示的な作動中、高温高圧の第１の蒸気流１３８は、蒸気供給源１４０から蒸気入口１３６を通って第１の流路１３０に向けて配向される。より詳細には、第１の蒸気流１３８は、複数のブレード１２２及び複数のベーン１２８に向けて配向される。第１の蒸気流１３８が複数のブレード１２２と接触すると、第１の蒸気流１３８は、複数のブレード１２２及びロータ１１８を回転させる。第１の蒸気流１３８は、下流側方向に段１１２を通過し、同様の方式で引き続き後続の複数の段（図示せず）を通過する。
その上、第１の蒸気流１３８よりも低い温度及び圧力の第２の蒸気流１６２は、ベーン１２８を通って移動する。第２の蒸気流１６２がベーン１２８を通って移動すると、ベーン１２８の熱が第２の蒸気流１６２に伝達され、ベーン１２８を冷却することができる。第２の蒸気流１６２は、ベーン１２８から出て、冷却通路１３４に流入する。第２の蒸気流１６２は、第１の蒸気流１３８よりも低い圧力で冷却通路１３４内に移動する。より詳細には、第１の部分２８０は、エンジェルウィング１９６とベーン１２８との間を流れる。エンジェルウィング１９６及び／又はカバー１８０は、冷却通路１３４内に流入して第１の流路１３０における第１の蒸気流１３８と混合する第２の蒸気流１６２の漏洩を低減及び／又は排除するよう構成される。或いは、エンジェルウィング１９６及び／又はシール１８６は、冷却通路１３４内の第２の蒸気流１６２が第１の流路１３０における第１の蒸気流１３８と混合するのを可能にするよう構成することができる。第２の蒸気流１６２の第２の部分２８２は、第２の流路１６０に流入するよう構成される。第２の蒸気流１６２の低温蒸気が、第２の流路１６０を通って移動すると、根元１２５及び／又はロータ本体１２７の熱が第２の蒸気流１６２に伝達され、根元１２５及び／又はロータ本体１２７を冷却することができる。
第２の蒸気流１６２の第２の部分２８２は、続いて、カバー１８０とロータ１１８との間で移動して、パッキングリング１８６を通過するか、或いは、ボウルインサート蒸気流１８７と混合するように流れる。第２の蒸気流１６２の経路は、再熱セクション２３２により更に使用するために、第３の流路１７２を通ってパッキングヘッド１７０内を流れるように構成される。例示的な実施形態において、第２の部分２８２は、中圧セクション１１０内に移動して、シール部材１７８にわたる蒸気流の圧力を制御し、パッキングヘッド１７０を流れる蒸気漏洩の量を制御することができる。ボウルブリード経路２７８は、第２の蒸気流１６２の第２の部分２８２を第３の流路１７２からボウル（図示せず）に配向し、パッキングヘッド１７０から蒸気をブリード（抽気）するよう構成される。
第２の部分２８２は、続いて、パッキングヘッド１７０から再熱セクション２３２に流入する。第２の蒸気流１６２の第２の部分２８２は、第３の流路１７２を通ってロータ１１８に向かって移動する。第２の部分２８２は、続いて、ボウルインサート蒸気流１８７と混合するように流れる。第２の部分２８２は、カバー１８０とロータ１１８との間でパッキングリング１８６を通って流れる。第２の蒸気流１６２は、パッキングリング１８６から出て、冷却通路１３４に流入する。第２の蒸気流１６２は、第１の蒸気流１３８よりも低い圧力で冷却通路１３４に流入する。より詳細には、第２の部分２８２は、エンジェルウィング１９６とベーン１２８との間に流れる。エンジェルウィング１９６及び／又はカバー１８０は、冷却通路１３４に流入して再熱セクション２３２における第１の蒸気流２３８と混合する第２の蒸気流１６２の第２の部分２８２の漏洩を低減及び／又は排除するよう構成される。或いは、エンジェルウィング１９６及び／又はシール１８６は、冷却通路１３４内の第２の部分２８２が再熱セクション２３２における第１の蒸気流２３８と混合するのを可能にするよう構成することができる。第２の蒸気流１６２の第２の部分２８２はまた、第２の流路２４０に流入するよう構成される。第２の蒸気流２８２の低温蒸気が、第２の流路２４０を通って移動すると、根元１２５及び／又はロータ本体１２７の熱が第２の部分１６２に伝達され、根元１２５及び／又はロータ本体１２７を冷却することができる。蒸気入口２７６は、低温蒸気流２８４を第２の部分２８２内に注入し、再熱セクション２３２内の第２の蒸気流１６２の温度を低下させることができるよう構成される。
図９は、蒸気タービン１００と、該蒸気タービン１００に結合された流れ組立体２８６の側面図を示す。図９において、図１〜８と同様の構成要素は同じ要素符号を含む。例示的な実施形態において、蒸気タービン１００は、負の根元反作用冷却構成２８８を有する高圧の再熱タービンを含む。代替として、蒸気タービン１００は、蒸気タービン１００が本明細書で記載されるように機能することを可能にする何らかの圧力及び流れ構成を含むことができる。例示的な実施形態において、パッキングヘッド１７０は、高圧セクション１０８及び再熱セクション２３２に結合される。より詳細には、第３の流路１７２は、高圧セクション１０８の第２の流路１６０及び再熱セクション２３２の第２の流路２４０に流れ連通して結合される。
例示的な実施形態において、蒸気入口１３６は、第１の流路１３０に流れ連通して結合される。別の蒸気入口２９０がパッキングヘッド１７０に流れ連通して結合される。例示的な実施形態において、蒸気入口２９０は更に、別のタービン構成要素（図示せず）、例えば、高圧段に結合される。その上、ボウルブリード経路２７８が、第３の流路１７２に流れ連通して結合される。
例示的な作動中、高温高圧の第１の蒸気流１３８は、蒸気供給源１４０から蒸気入口１３６を通って第１の流路１３０に向けて配向される。より詳細には、第１の蒸気流１３８は、複数のブレード１２２及び複数のベーン１２８に向けて配向される。第１の蒸気流１３８が複数のブレード１２２と接触すると、第１の蒸気流１３８は、複数のブレード１２２及びロータ１１８を回転させる。第１の蒸気流１３８は、下流側方向に段１１２を通過し、同様の方式で引き続き後続の複数の段（図示せず）を通過する。
第１の蒸気流１３８が蒸気入口１３６から第１の流路１３０を通って流れると、第１の蒸気流１３８は、複数のブレード１２２及び複数のベーン１２８を通過して流れるよう構成される。負の根元反作用に起因して、第１の蒸気流１３８は、ブレード１２２の上流側及び下流側での圧力差及び温度差に少なくとも基づいて、第２の蒸気流１６２を第２の流路１６０を通って戻すように構成される。第２の流路１６０は、第２の蒸気流１６２を受け取って、第２の蒸気流１６２を根元１２５内で配向して根元１２５の第１の側部１５２から外部に出すよう構成される。第２の蒸気流１６２の低温蒸気が第２の流路１６０を通って移動すると、根元１２５及び／又はロータ本体１２７の熱は、第２の蒸気流１６２に伝達され、根元１２５及び／又はロータ本体１２７を冷却することができる。
第２の蒸気流１６２の第１の部分２９２は、第１の端部１５２から出て冷却通路１３４に流入する。エンジェルウィング１９６及びカバー１８０のシール１８６は、第１の端部１５２から出て冷却通路１３４に流入して第１の流路１３０における第１の蒸気流１３８と混合する第２の蒸気流１６２の第１の部分２９２の漏洩を低減及び／又は排除するよう構成される。或いは、エンジェルウィング１９６及び／又はシール１８６は、第１の部分２９２が第１の流路１３０における第１の蒸気流１３８と混合するのを可能にするよう構成することができる。第２の蒸気流１６２の第２の部分２９４は、カバー１８０とロータ１１８との間で移動して、パッキングリング１８６を通過するか、或いは、ボウルインサート蒸気流１８７と混合するように流れる。第２の部分２９４は、再熱セクション２３２により更に使用するために、第３の流路１７２を通ってパッキングヘッド１７０内を流れるように構成される。例示的な実施形態において、第２の部分２９４は、中圧セクション１１０に移動して、シール部材１７８にわたる蒸気流の圧力を制御し、パッキングヘッド１７０を流れる蒸気漏洩の量を制御することができる。ボウルブリード経路２７８は、第２の部分２９４を第３の流路１７２からボウル（図示せず）に配向し、パッキングヘッド１７０から蒸気をブリード（抽気）するよう構成される。
第２の部分２９４は、続いて、パッキングヘッド１７０から再熱セクション２３２に流入する。第２の蒸気流１６２の第２の部分２９４は、第３の流路１７２を通ってロータ１１８に向かって移動する。第２の部分２９４は、続いて、ボウルインサート蒸気流１８９と混合するように流れる。第２の部分２９４は、カバー１８０とロータ１１８との間でパッキングリング１８６を通って流れる。第２の部分２９４は、パッキングリング１８６から出て、冷却通路１３４に流入する。第２の部分２９４は、第１の蒸気流１３４よりも低い圧力で冷却通路２３８に流入する。より詳細には、第２の部分２９４は、エンジェルウィング１９６とベーン１２８との間に流れる。エンジェルウィング１９６及び／又はカバー１８０は、冷却通路１３４に流入して再熱セクション２３２における第１の蒸気流２３８と混合する第２の蒸気流１６２の第２の部分２９４の漏洩を低減及び／又は排除するよう構成される。或いは、エンジェルウィング１９６及び／又はカバー１８０は、冷却通路１３４内の第２の蒸気流１６２が再熱セクション２３２と混合するのを可能にするよう構成することができる。更に、第２の蒸気流１６２の第２の部分２９４は、第２の流路２４０に流入するよう構成される。第２の部分２９４の低温蒸気が、第２の流路２４０を通って移動すると、根元１２５及び／又はロータ本体１２７の熱が第２の部分２９４に伝達され、根元１２５及び／又はロータ本体１２７を冷却することができる。蒸気入口２９０は、低温蒸気２８４を第２の蒸気流１６２の第２の部分２９４内に注入し、再熱セクション２３２内の第２の部分２９４の温度を低下させることができるよう構成される。
図１０は、蒸気タービン１００と、該蒸気タービン１００に結合された流れ組立体２９６の側面図を示す。図１０において、図１〜９と同様の構成要素は同じ要素符号を含む。例示的な実施形態において、蒸気タービン１００は、外部冷却構成２９８を有する高圧の再熱タービンを含む。代替として、蒸気タービン１００は、蒸気タービン１００が本明細書で記載されるように機能することを可能にする何らかの圧力及び流れ構成を含むことができる。例示的な実施形態において、パッキングヘッド１７０は、高圧セクション１０８及び再熱セクション２３２に結合される。より詳細には、第３の流路１７２は、高圧セクション１０８の第２の流路１６０及び再熱セクション２３２の第２の流路２４０に流れ連通して結合される。
例示的な実施形態において、蒸気入口１３６は、第１の流路１３０に流れ連通して結合される。その上、別の蒸気入口２９９がハウジング１２４に結合され、該ハウジング１２４の外部に位置付けられる。より詳細には、蒸気入口２９９は、外部蒸気供給源１４０に結合され、中圧セクション１１０に流れ連通して結合される。例示的な実施形態において、蒸気入口２９９は更に、パッキングヘッド１７０に流れ連通して結合される。
例示的な作動中、高温高圧の第１の蒸気流１３８は、蒸気供給源１４０から蒸気入口１３６を通って第１の流路１３０に向けて配向される。より詳細には、第１の蒸気流１３８は、複数のブレード１２２及び複数のベーン１２８に向けて配向される。第１の蒸気流１３８が複数のブレード１２２と接触すると、第１の蒸気流１３８は、複数のブレード１２２及びロータ１１８を回転させる。第１の蒸気流１３８は、下流側方向に段１１２を通過し、同様の方式で引き続き後続の複数の段（図示せず）を通過する。
その上、第１の蒸気流１３８よりも低い温度及び圧力の第２の蒸気流１６２は、蒸気入口２９９から第３の流路１７２内に移動する。第２の蒸気流１６２は、第３の流路１７２を通って移動し、第１の部分３００は、第３の流路１７２内に移動し、第３の流路１７２内に位置付けられたパッキングリング１７８を通る。第１の部分３００は、続いて、高圧セクション１０８に流入する。第２の部分３０２は、中圧セクション１１０に向かって移動し、シール部材１７８にわたる蒸気流の圧力を制御し、パッキングヘッド１７０を流れる蒸気漏洩の量を制御することができる。
第２の部分３０２は、続いて、パッキングヘッド１７０から再熱セクション２３２内に流れる。第２の蒸気流１６２の第２の部分３０２は、第３の流路１７２を通ってロータ１１８に向かって移動する。第２の部分３０２は、続いて、ボウルインサート蒸気流１８９と混合するように流れる。第２の部分３０２は、カバー１８０とロータ１１８との間でパッキングリング１８６を通って流れる。第２の部分３０２は、パッキングリング１８６から出て、冷却通路１３４に流入する。第２の部分３０２は、第１の蒸気流２３８よりも低い圧力で冷却通路１３４に流入する。より詳細には、第２の部分３０２は、エンジェルウィング１９６とベーン１２８との間に流れる。エンジェルウィング１９６及び／又はカバー１８０のシール１８６は、冷却通路１３４に流入して再熱セクション２３２における第１の蒸気流２３８と混合する第２の蒸気流１６２の第２の部分３０２の漏洩を低減及び／又は排除するよう構成される。或いは、エンジェルウィング１９６及び／又はシール１８６は、冷却通路１３４内の第２の蒸気流１６２が再熱セクション２３２と混合するのを可能にするよう構成することができる。第２の蒸気流１６２の第２の部分３０２は、第２の流路２４０に流入するよう構成される。第２の蒸気流１６２の第２の部分３０２の低温蒸気が、第２の流路２４０を通って移動すると、根元１２５及び／又はロータ本体１２７の熱が第２の部分３０２に伝達され、根元１２５及び／又はロータ本体１２７を冷却することができる。
図１１は、蒸気タービン、例えば、蒸気タービン１００（図１に示す）を製造する方法１００を示す例示的なフローチャートである。本方法は、ステータ（例えば、図１に示すステータ）をハウジング（例えば、図１に示すハウジング１２４）に結合するステップ１１０２を含む。蒸気入口１３６（図１に示す）のような蒸気入口は、ハウジングに流れ連通して結合される（ステップ１１０４）。方法１１００は、蒸気入口をハウジングの内部に結合するステップを含む。或いは、方法１１００は、蒸気入口をハウジングの外部に結合するステップを含む。
例示的な方法１１００において、ステータは、複数のベーン（例えば、ベーン１２２（図１に示す））を含む。本方法は、第１の流路（第１の流路１３０（図３に示す）のような）をハウジング内で蒸気入口と流れ連通して形成するステップ１１０６を含む。ロータ（例えば、ロータ１１８（図１に示す））は、ステータ内でハウジングに結合される（１１０８）。例示的な方法において、ロータは、複数のブレード（例えば、ブレード１２２（図１に示す））を含み、複数のブレードの少なくとも１つの根元（根元１２５（図１に示す）のような）が、第１の側部（例えば、第１の側部１５２（図１に示す））と、第２の側部（例えば、第２の側部１５４（図１に示す））と、第１及び第２の側部に流れ連通して結合された通路（例えば、通路１５８（図１に示す））とを含む。通路は、第１の流路と流れ連通した第２の流路（例えば、第２の流路１６０（図１に示す））を定めるよう構成される。例示的な方法において、第１及び第２の流路は、負の根元反作用冷却構成（例えば、負の根元反作用冷却構成１０４（図１に示す））で構成される。
本方法１１００は更に、シール組立体（例えば、シール組立体１６４（図１に示す））を第２の流路と流れ連通してロータに結合するステップを含む。例示的な方法１１００において、シール組立体は、第２の流路と流れ連通して結合された第３の流路（例えば、第３の流路１７２（図１に示す））を含む。その上、シール組立体は、パッキングヘッド（例えば、パッキングヘッド１７０（図１に示す））と、複数のパッキングリング（パッキングリング１７８（図１に示す））とを含む。
本明細書で記載されるシステム及び方法の技術的作用は、タービン構成要素内で蒸気流を配向すること、タービン構成要素を冷却すること、蒸気タービンの効率を向上させること、蒸気タービンの動作寿命を延ばすこと、及び蒸気タービンの少なくとも運用コスト及び保守コストを低減すること、のうちの少なくとも１つを含む。
本明細書で記載される例示的な実施形態は、蒸気タービンのタービンブレード又はタービンロータなどの加熱表面に沿って又はその内部で冷却媒体を配向することができる。本実施形態は、蒸気タービンのドラムロータを冷却するための冷却機構を記載している。より詳細には、本実施形態は、ロータ及びダブテール領域を冷却することを記載しており、これは、この領域が、限定ではないが、クリープ破壊などの熱作用を生じるためである。バケット−ロータ境界部内では、例示的な実施形態の冷却作用は、ロータ材料がバケット材料よりも小さいクリープ性能を有することができるので、ダブテールジョイントのロータ本体部分に対して行われる。本明細書で記載される実施形態は、熱伝達効率を高めるために内部で第１の流路及び第２の流路を使用している。その上、本明細書で記載される実施形態は、タービンに伴う運転及び保守コストを低減しながら、タービン効率及び／又は出力及び／又は温度性能を向上させることができる。更に、本明細書で記載される実施形態は、構成要素寿命を延ばし、部品の改修を可能にする。第１及び第２の流路は、例えば、高圧セクション、中圧セクション、再熱セクション、及び／又は低圧セクションなど、複数のタービンセクションに対して蒸気流冷却を改善する。
タービン構成要素の例示的な実施形態実施形態及び該タービン構成要素を組み立てる方法が上記で詳細に説明した。本方法及びシステムは、本明細書で記載される特定の実施形態に限定されるものではなく、システムの構成要素及び／又は本方法のステップは、本明細書で記載した他の構成要素及び／又はステップとは独立して別個に利用することができる。例えば、本方法はまた、他の製造システム及び方法と組み合わせて用いることができ、本明細書で記載されるシステム及び方法を用いて実施することにのみ限定されるものではない。むしろ、例示的な実施形態は、多くの他の熱的用途と関連して実施及び利用することができる。
本発明の種々の実施形態の特定の特徴が一部の図面において示され、他の図面では示されていない場合があるが、これは便宜上のことに過ぎない。本発明の原理によれば、図面の何れかの特徴は、他の何れかの図面のあらゆる特徴と組み合わせて言及し及び／又は特許請求することができる。
本明細書は、最良の形態を含む実施例を用いて本発明を開示し、更に、あらゆる当業者があらゆるデバイス又はシステムを実施及び利用すること並びにあらゆる包含の方法を実施することを含む本発明を実施することを可能にする。本発明の特許保護される範囲は、請求項によって定義され、当業者であれば想起される他の実施例を含むことができる。このような他の実施例は、請求項の文言と差違のない構造要素を有する場合、或いは、請求項の文言と僅かな差違を有する均等な構造要素を含む場合には、本発明の範囲内にあるものとする。
１００ 蒸気タービン
１０２ 流れ組立体
１０４ 負の根元反作用構成
１０６ 加圧セクション
１０８ 高圧セクション
１１０ 中圧セクション
１１２ 段
１１４ 回転組立体
１１６ 固定組立体
１１８ ロータ
１２０ 回転軸線
１２２ ブレード
１２３ プラットフォーム
１２４ ハウジング
１２５ 根元
１２６ ステータ
１２７ タービンホイール
１２８ ベーン
１３０ 第１の流路
１３２ スロット
１３４ 根元領域
１３６ 蒸気入口
１３８ 第１の蒸気流
１４０ 蒸気供給源
１４２ ボウル領域
１４４ ボウルインサート
１４６ 漏洩流路
１４８ 第１の端部（ボウル）
１５０ 第２の端部（ボウル）
１５２ 第１の側部（根元）
１５４ 第２の側部（根元）
１５６ 本体（根元）
１５８ 通路（根元）
１６０ 第２の流路
１６２ 第２の蒸気流
１６４ シール組立体
１６６ 第１のシール部材
１６８ 第２のシール部材
１７０ 端部パッキングヘッド
１７２ 第３の流路
１７４ 第１の端部（第３の流路の）
１７６ 第２の端部（第３の流路の）
１７８ シールシュラウド
１８０ カバー
１８２ 第１の端部（カバー）
１８４ 第２の端部（カバー）
１８６ シールシュラウド
１８７ ボウル蒸気流
１８８ 第１の部分（第２の蒸気流）
１８９ ボウル蒸気流
１９０ 第２の部分（第２の蒸気流）
１９２ 流れ組立体
１９４ 外部冷却構成
１９６ エンジェルウィング
１９８ 蒸気入口
２００ 外部蒸気供給源
２０２ 半径方向流路
２０４ 第１の端部
２０６ 第２の端部
２０８ 通路
２１０ 第１の部分
２１２ 第２の部分
２１４ 流れ組立体
２１６ 外部冷却構成
２１８ 蒸気入口
２２０ 外部蒸気供給源
２２２ パッキング流路
２２４ 第１の部分
２２６ 第２の部分
２２８ 流れ組立体
２３０ 負の根元反作用構成
２３２ 再熱セクション
２３４ 蒸気入口
２３６ 第１の流路
２３８ 第１の蒸気流
２３９ 蒸気供給源
２４０ 第２の流路
２４２ 第２の蒸気流
２４４ 第１の部分
２４６ 第２の部分
２４８ 流れ組立体
２５０ 圧力冷却構成
２５２ 蒸気入口
２５４ 外部蒸気供給源
２５６ パッキング流路
２５８ パッキングヘッドパッチ
２６０ 第１の部分
２６２ 第２の部分
２６４ 流れ組立体
２６６ 負の根元反作用構成
２６８ 第１の部分
２７０ 第２の部分
２７２ 流れ組立体
２７４ 外部冷却構成
２７６ 蒸気入口
２７８ ボウルブリード経路
２８０ 第１の部分
２８２ 第２の部分
２８４ 低温蒸気流
２８６ 流れ組立体
２８８ 負の根元反作用構成
２９０ 蒸気入口
２９２ 第１の部分
２９４ 第２の部分
２９６ 流れ組立体
２９８ 外部冷却構成
２９９ 蒸気入口
３００ 第１の部分
３０２ 第２の部分
１００２ ステータをハウジングに結合する
１００４ 蒸気入口をハウジングに流れ連通して結合する
１００６ ハウジング内で蒸気入口と流れ連通して第１の流路を形成する
１００８ ステータ内でロータをハウジングに結合し、ロータは複数のブレードを含み、複数のブレードの少なくとも１つの根元は、第１の側部、第２の側部、並びに第１の側部及び第２の側部に流れ連通して結合された通路を含み、チャンネルは、第１の流路と流れ連通して第２の流路を定めるよう構成される

Claims (10)

  1. 蒸気タービン（１００）であって、
    ハウジング（１２４）と、
    ハウジング（１２４）に流れ連通して結合され、ハウジング（１２４）内で第１の蒸気流（１３８）を排出するよう構成された蒸気入口（１３６）と、
    ハウジング（１２４）に結合され、複数のベーン（１２８）を含むステータ（１２６）と、
    ハウジング（１２４）に結合され、ステータ（１２６）内に位置付けられるロータ（１１８）と、
    を備え、ロータ（１１８）及びステータ（１２６）が、これらの間に第１の蒸気流（１３８）と流れ連通して第１の流路（１３０）を形成するよう構成され、ロータ（１１８）が、該ロータ（１１８）に結合される複数のブレード（１２２）を含み、複数のブレード（１２２）の少なくとも１つの根元（１２５）が、第１の側部（１５２）と、第２の側部（１５４）と、該第１の側部（１５２）及び第２の側部（１５４）に流れ連通して結合された通路（１５８）とを含み、通路（１５８）が、第１の流路（１３０）と流れ連通して第２の流路（１６０）を定め、少なくとも１つの根元（１２５）内で第２の蒸気流（１６２）を排出するよう構成され、複数のブレード（１２２）の少なくとも１つの根元（１２５）が、通路（１５８）と流れ連通し且つ第１の流路（１３０）から通路（１５８）をシールするよう構成されたエンジェルウィング（１９６）を含む、蒸気タービン（１００）。
  2. 第２の蒸気流（１６２）が、第１の蒸気流（１３８）とは異なる温度を有する、請求項１に記載の蒸気タービン（１００）。
  3. 蒸気入口（１３６）が、第１の流路（１３０）と流れ連通して結合され、ハウジング（１２４）内に位置付けられる、請求項１に記載の蒸気タービン（１００）。
  4. 第１の流路（１３０）に流れ連通して結合され且つハウジング（１２４）の外部に位置付けられる別の蒸気入口（１３６）を更に備える、請求項１に記載の蒸気タービン（１００）。
  5. 複数のベーン（１２８）のうちの少なくとも１つのベーンに流れ連通して結合された別の蒸気入口（１３６）を更に備える、請求項１に記載の蒸気タービン（１００）。
  6. 少なくとも１つのベーン（１２８）が、第１の端部（２０４）、第２の端部（２０６）、並びに第１の端部（２０４）及び第２の端部（２０６）に流れ連通して結合された半径方向流路（２０２）を含み、第１の端部（２０４）が、蒸気入口（１３６）に流れ連通して結合され、第２の端部（２０６）が、第１の流路（１３０）に流れ連通して結合されている、請求項５に記載の蒸気タービン（１００）。
  7. 第１の流路（１３０）及び第２の流路（１６０）が、負の根元反作用冷却構成で流れ連通して結合される、請求項１に記載の蒸気タービン（１００）。
  8. ロータ（１１８）が、第２の流路（１６０）に流れ連通して結合された第３の流路（１７２）を含む、請求項１に記載の蒸気タービン（１００）。
  9. ロータ（１１８）が、第２の流路（１６０）に流れ連通して結合された第３の流路（１７２）と、第３の流路（１７２）に流れ連通して結合されたパッキングヘッド（１７０）とを含む、請求項１に記載の蒸気タービン（１００）。
  10. ハウジング（１２４）が、高圧多段構成を含む、請求項１に記載の蒸気タービン（１００）。
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