JP2017500465A - 蒸気タービン - Google Patents

蒸気タービン Download PDF

Info

Publication number
JP2017500465A
JP2017500465A JP2016518712A JP2016518712A JP2017500465A JP 2017500465 A JP2017500465 A JP 2017500465A JP 2016518712 A JP2016518712 A JP 2016518712A JP 2016518712 A JP2016518712 A JP 2016518712A JP 2017500465 A JP2017500465 A JP 2017500465A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
turbine
steam
blade
region
casing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2016518712A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6203948B2 (ja
Inventor
インゴ・アスマン
ティロ・ミュラー
ティム・ノイベルク
ミヒャエル・シュテーベ
Original Assignee
シーメンス アクティエンゲゼルシャフト
シーメンス アクティエンゲゼルシャフト
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by シーメンス アクティエンゲゼルシャフト, シーメンス アクティエンゲゼルシャフト filed Critical シーメンス アクティエンゲゼルシャフト
Publication of JP2017500465A publication Critical patent/JP2017500465A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6203948B2 publication Critical patent/JP6203948B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D1/00Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines
    • F01D1/02Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines with stationary working-fluid guiding means and bladed or like rotor, e.g. multi-bladed impulse steam turbines
    • F01D1/04Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines with stationary working-fluid guiding means and bladed or like rotor, e.g. multi-bladed impulse steam turbines traversed by the working-fluid substantially axially
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D25/00Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
    • F01D25/24Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/12Blades
    • F01D5/14Form or construction
    • F01D5/147Construction, i.e. structural features, e.g. of weight-saving hollow blades
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K13/00General layout or general methods of operation of complete plants
    • F01K13/006Auxiliaries or details not otherwise provided for
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05DINDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2220/00Application
    • F05D2220/30Application in turbines
    • F05D2220/31Application in turbines in steam turbines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

本発明は、単体シェル構造のタービンケーシング(2)と、タービンケーシング(2)の内側に配置されている特定のケーシング(11,21)とを備えている蒸気タービン(1)に関する。

Description

本発明は、蒸気タービンに関する。
蒸気発電所では、蒸気が蒸気タービンを動作させるための作動媒体として利用される。加圧された水蒸気が、蒸気ボイラーにおいて生成され、配管を介して蒸気タービンの内部に流入する。蒸気タービンでは、作動媒体のそれ以前に吸収されたエネルギが運動エネルギに変換される。運動エネルギは、例えば発生された機械力を電力に変換する発電機を動作させるために利用される。その後に、膨張及び冷却された蒸気が、熱交換器の熱伝達によって蒸気を凝縮する凝縮器の内部に流入し、加熱、蒸発、その後に過熱するために、ポンプによって液体水として蒸気ボイラーに再び供給される。蒸気動力プロセスにおいて、より大きい最大限の効率を達成するために、蒸気動力プロセスは、現在に至るまで、新鮮蒸気のパラメータを大きくするように発展してきている。高い新鮮蒸気のパラメータが、システムの凝縮点を湿り蒸気範囲に、ひいては分縮に移動させる。
一般的なタービンシステムは、最大効率を得るために、少なくとも1つの高圧部分を有している。さらに、中圧部分及び1つ以上の低圧部分が利用可能とされる。低圧部分では、蒸気の温度が非常に急激に降下するので、その結果として、蒸気の分縮が発生する。しかしながら、低圧部分が、蒸気の水分含量が重要である限り非常に影響を受け易い。タービンの低圧部分の蒸気が約8%〜約10%の水分含量に到達した場合には、低圧部分に流入する前に及び低圧部分においてさらなる膨張が生じる際に、蒸気の水分含量を許容範囲に低減するために測定する必要がある。当該測定のうち一の測定は、蒸気のさらなる再過熱及び/又は乾燥の利用とされる。この測定によって、蒸気は再び再過熱されるので、蒸気発電プロセスの効率が同時に高められる。
蒸気を乾燥/再過熱させるために、蒸気の全質量流が、タービンから完全に除去され、中圧部分又は低圧部分に流入する前に再び蒸気ボイラーに供給される。再過熱の際に、蒸気の温度が新鮮蒸気の温度に到達するまで再び上昇するので、膨張終点における水分含量が低下する。その後に、蒸気はタービンシステムに戻される。このような再過熱が無ければ、蒸気タービンシステムは、極端に低い排出蒸気圧力(約50ミリバール〜約25ミリバール)で連続的に動作することができない。凝縮された水滴が回転しているタービンブレードに衝突することによってブレードが損傷するからである。
マルチケーシング型蒸気タービンシステムの場合には、水蒸気のこのような再過熱/乾燥がタービンセクション同士の間において実施可能である。
タービンの流入領域のケーシング材料においては、非常に高温の蒸気によって、その強度特性が非常に弱められるので、当該ケーシング材料は、その内部で支配的な圧力を相殺することができない。限定的な程度ではあるがケーシングを厚肉にすることができる。非常に厚肉のケーシングの場合には、許容できない程に高い熱的に誘導される負荷が、温度変化の結果としてケーシングの壁に発生する。再過熱された蒸気が作用する領域において、同一の温度が支配的になるので、ケーシング材料も非常に弱化される。従って、再過熱機能を具備するタービンシステムは、温度が極めて高いことに起因して不安定な膨張過程における2つの点において、従来技術に基づくシステムと相違する。
再過熱機能を具備する単一ケーシング蒸気タービンの場合には、非常に過熱された蒸気が、2カ所においてタービンの内部に導かれる。タービンの外側ケーシングは、発生する温度及び圧力によって2カ所において熱的に大きく充填される。
従前、再過熱機能を具備する蒸気タービンは、2つのケーシングを具備するタービンシステムとして設計されていたか、又は低い蒸気パラメータが、単一シェルタービンの外側ケーシングに過剰な負荷が作用しないように利用されていた。
しかしながら、しばしば発生する必須パラメータは、単一シェルタービンのケーシングの実現可能なパラメータを超える。
蒸気タービンの場合における上述の問題に鑑みて、本発明は、負荷を、特に蒸気タービンのタービン外側ケーシングの温度負荷及び圧力負荷を低減するという目的に基づいた。
当該目的は、独立請求項1の特徴部分を具備する蒸気タービンによって達成される。本発明のさらなる特徴及び詳細については、従属請求項、発明の詳細な説明、及び図面から明らかとなる。
言い換えれば、本発明の目的は、タービンケーシングを備えている蒸気タービンであって、タービンケーシングが、外壁と、タービンケーシングの内部においてタービン軸線の周りに回転可能に取り付けられているタービンシャフトと、第1のタービン部分と、タービンシャフトのアキシアル方向において第1のタービン部分の下流に配置されている少なくとも1つの第2のタービン部分とを備えており、蒸気タービンを通じて導かれる蒸気についての膨張方向が、第1のタービン部分から第2のタービン部分に至るまで延在している、蒸気タービンによって達成される。第1のタービン部分は、好ましくは、高圧タービン部分として構成されており、第2のタービン部分は、好ましくは、低圧タービン部分として構成されている。低圧タービン部分は、また、付随するさらなるタービンケーシングとしても構成されている(マルチフロー)。例えば2つの第2のタービン部分が設けられている場合には、中圧タービン部分が、好ましくは、第1のタービン部分及び1つ以上の低圧タービン部分の下流に配置されており、好ましくは、中圧タービン部分の下流に配置されている。
蒸気タービンは、以下の特徴によって特徴づけられている。
− 第1のタービン部分と第2のタービン部分との間において、パーティションとも呼称される付加的なシールシェルが、タービンケーシングと共に回転するようにタービンケーシングに、特にタービン外側ケーシングの内側に配置されている。シールシェルが、例えばブラシシールやラビリンスシールようなシール要素を介してタービンシャフトに向かって密着されている。
− 第1のタービン部分の内部には、第1の内部ケーシングが、外壁の内側すなわちタービンシャフトに面している外壁の側面において、タービンシャフトに関して回転対称に配置されており、タービンシャフトに対して密着されている。第1の内部ケーシングが、第1のシール領域を有している。第1のシール領域が、膨張方向に関して、第1のタービン部分を前方部分と後方部分とに分割している。さらに、第1の内部ケーシングが、タービン軸線に対して平行に又は略平行に配置されている第1のブレード領域を有している。
− 第1の案内羽根ブレード(16)が、第1のブレード領域(13)の、タービンシャフト(5)に面している内壁に配置されている。第1の案内羽根ブレード(16)に対応している第1のロータブレード(17)が、タービンシャフト(5)に配置されている。第1の案内羽根ブレードと第1のロータブレードとが第1のブレードドラムを形成している。
− 第2のタービン部分の内部には、第2の内部ケーシングが、外壁の内側において、タービンシャフトに関して回転対称に配置されており、タービンシャフト(5)に対して密着されている。第2の内部ケーシングが、膨張方向において第2のタービン部分を前方部分と後方部分とに分割している第2のシール領域を有している。さらに、第2の内部ケーシングは、第2のブレード領域を有している。
− 第2の案内羽根ブレードが、第2の内部ケーシングの第2のブレード領域の内壁に配置されており、当該内壁が、タービンシャフトに面している。第2の案内羽根ブレードに対応している第2のロータブレードが、タービンシャフトに配置されている。第2の案内バネブレードと第2のロータブレードとが、第2のブレードドラムを形成している。
− 第1の内部ケーシング及び第2の内部ケーシングの第1のブレード領域及び第2のブレード領域それぞれが、膨張方向の反対方向において、第1のシール領域及び第2のシール領域それぞれから延在している。このことは、第1の内部ケーシングの第1のブレード領域が、シールシェルの反対側に面している第1の内部ケーシングの第1のシール領域から離隔するように延在していることを意味する。
− 蒸気タービンは、少なくとも1つの新鮮蒸気配管を有しており、新鮮蒸気が、少なくとも1つの新鮮蒸気配管を介して、タービンケーシングの外壁と第1の内部ケーシングの第1のブレード領域とを通じて、第1のブレード領域及び第1のシール領域とタービンシャフトと第1の案内羽根ブレード及び第1のロータブレードとによって境界が形成されている領域の内部に案内される。外壁と第1のブレード領域とが、新鮮蒸気配管に連通している開口部を有している。新鮮蒸気配管は、第1の内部ケーシングに固定されている。新鮮蒸気配管は、タービンケーシングの外壁に形成された開口部を通じて、密封状態で案内される。
第1の内部ケーシング及び第2の内部ケーシングは、ウェブを介してタービンケーシングに接続可能とされる。第1の内部ケーシング及び第2の内部ケーシングは、タービンケーシングと一体に、特にモノリシックに形成されていることに留意すべきである。
− シール領域が、蒸気が前方部分それぞれからタービン部分の後方部分それぞれに至る際に通過する、開口部それぞれを外壁に面している領域に有している。このことは、開口部が、タービンケーシングの外壁の近傍において、内側ケーシングのシール領域のラジアル方向外側領域に配置されていることを意味する。
− 中間蒸気配管が、少なくとも1つの第1の中間蒸気開口部の内部に配置されており、少なくとも1つの第1の中間蒸気開口部が、第1のタービン部分の後方部分の領域において、タービンケーシングの外壁に設けられている。“低温”蒸気が、少なくとも1つの第1の中間蒸気配管を介して、第1のタービン部分の後方部分の外部に案内され、外部に配置された過熱器に供給される。
− さらに、さらなる中間蒸気開口部が、タービンケーシングの外壁に設けられている。中間蒸気開口部は、第2のタービンケーシングの領域において外壁に配置されている。過熱蒸気が、中間蒸気開口部を通じて案内されている第2の中間蒸気配管を介して、タービンケーシングの外壁及び第2の内部ケーシングの第2のブレード領域を通じて、第2のブレード領域と第2のシール領域との間の領域の内部に案内される。過熱蒸気は、外部に配置された過熱器から供給される。
− さらに、少なくとも1つの蒸気出口開口部又は蒸気出口配管が、タービンケーシングの外壁に設けられている。第2のタービン部分の後方部分からの排出蒸気は、蒸気出口配管を介してタービンケーシングの外部に案内される。
再過熱機能を具備するこのタイプの蒸気タービンの場合には、非常に過熱された蒸気が、2つの地点において蒸気タービンの内部に導かれる。
蒸気タービンは、新鮮蒸気及び再過熱された蒸気が導入される領域に、2つの内部ケーシングから成る2つのシェル構造を有している。言い換えれば、第1の内部ケーシングは、第1のタービン部分のタービンケーシングの内部に挿置されており、第2の内部ケーシングは、第2の下流のタービン部分のタービンケーシングの内部に挿置されている。第1の内部ケーシングは、タービンケーシングを、特にタービンケーシングの外壁を流入する高温の新鮮蒸気から遮蔽している。第2の内部ケーシングは、タービンケーシングを、特にタービンケーシングの内壁を再過熱された高温の蒸気から遮蔽している。同時に、圧力差が2つの圧力段を隔てているので、内部ケーシングにおける蒸気パラメータが非常に高くなる。
再過熱された蒸気が導入される領域に配置されている第2の内部ケーシングは、新鮮蒸気の流入領域において第1の内部ケーシングから分離している独立した部品である。従って、タービンの内部構造と変形可能な形態とされる膨張過程とを設計することができ、蒸気タービン内の推進力が仮想的に完全に相殺されるように、主膨張方向の反対方向において2つの内部ケーシングを配置させることができる。
さらに、2つの内部ケーシングの配置及び構成によって、大量の蒸気が2つの内部ケーシングそれぞれのあらゆる側面から流出するので、一様な温度場を確保することができる。従って、タービンケーシングの外壁における一様な温度場によって、当該外壁の湾曲が最小限度に抑えられる。
内部ケーシングを自在に配置させることによって、特定の利点が生み出される。タービンの密閉システムが、漏出損失を最小限度に抑えるために最適化されるからである。2つの内部ケーシングの単一の膨張方向は、シールシェルが第1のタービン部分と第2のタービン部分との間に必要とされることを意味する。シールシェルには、低温配管と高温配管との間における圧力差に起因する負荷、及び再過熱による負荷が専ら作用する。従って、シールシェルの領域においては、事実上漏れが発生しない。
蒸気タービンでは、第1の内部ケーシングが、蒸気の膨張方向において第1のタービン部分に設けられている。新鮮蒸気は、新鮮蒸気配管を介して第1の内部ケーシングに流入する。第1のブレードは、複数のブレードドラムを有している。第1のブレードドラムそれぞれは、案内羽根とロータブレードとを有している。新鮮蒸気は、蒸気タービンを介して蒸気の主膨張方向の反対方向に膨張される。これにより、2つの良好な効果が発生する。第一に、第1の内部ケーシングは、第1の内部ケーシングの周囲を流れている相対的に低温の蒸気によって冷却され、タービンの全体的な推力が低減される。釣り合い推力が当該領域において発生するからである。さらに、さらなるドラムブレードが、内部ケーシングの下流において第1のタービン部分の後方部分に配置されている。膨張の拡大が、シールシェルによって実質的に阻止される。第1のタービン部分の後方部分における低温の再過熱蒸気は、完全にタービンの外部に案内され、過熱器において、特に蒸気ボイラーにおいて再過熱される。その後に、再過熱された蒸気は、第2のタービン部分における蒸気タービンの内部に戻る。蒸気は、蒸気タービンにおいて非常に高温であるので、単一シェル構造のタービンの強度を上回る。従って、蒸気は、第2の内部ケーシングの内部に導入される。第2の内部ケーシングでは、過熱された蒸気が、タービンケーシングの、特にタービンケーシングの外壁の許容温度に到達するまで膨張する。
第1の内部ケーシングの内部の第1のブレードにおける新鮮蒸気の膨張と、第2の内部ケーシングの内部の第2のブレードにおける過熱された蒸気の膨張とによって、内部ケーシングとタービンケーシングの外壁との間における圧力及び温度それぞれが、内部ケーシングの内部における圧力及び温度より低い。このようにして、タービンの外部ケーシングに作用する負荷が小さくなる。これにより、タービンケーシング又はタービンケーシングの外壁が、蒸気タービンの動作の際に、仮にあったとしても僅かに湾曲されるにすぎない。内部ケーシング及び内部ケーシングのブレードの配置及び構成によって実現される効果は、非常に大きい圧力パラメータ及び温度パラメータが膨張方向に関するシールシェルの上流及び下流において支配的でなくなるので、シールシェルのシール要素を通じた漏出が小さくなる。
第2のブレードを具備する第2の内部ケーシングは、第1のブレードの第1の内部ケーシングと同様に、蒸気の膨張方向の反対方向に挿入されている。これにより、その結果として、第1の内部ケーシングと同一の良好な効果が得られる。すなわち、タービンケーシングの第2の内部ケーシングの外面及び外壁の内側における冷却が改善されるので、推力相殺も改善される。推力相殺効果が積み上げられるので、貯蔵損失についての良好な効果、及び、タービンケーシングの内部に機能的に挿入可能とされ且つ膨張方向における下流に配置されている低圧部分の大きさについての良好な効果が、顕著に向上する。
第2の内部ケーシングは、第2の内部ケーシングの周囲を流れている蒸気によって冷却される。
2つの内部ケーシングを利用することによって、通常全体として二重シェルの形態とされる蒸気タービンは、その大部分が単一シェルを有しているタービンケーシングと共に形成されている。これにより、蒸気タービンの構成に関する構造についてのコストが著しく低減される。低圧部分が中圧部分すなわち第2のタービン部分の下流に配置されている場合には、2つの内部ケーシングを利用することによって、単一のタービンケーシングの内部において再過熱する完全な復水タービンシステムを配置させることができる。
過熱器は、蒸気タービンのタービンケーシングの外側に配置されており、第1の中間蒸気配管を通じて輸送された“低温”蒸気を再過熱するように、且つ、過熱器において加熱された蒸気を第2の中間蒸気配管に輸送するように構成されている。
第1のタービンセクションにおいて蒸気を特に良好に膨張させるために、好ましくは、外壁の内面に設けられた案内羽根とタービンシャフトに設けられた対応するロータブレードとを具備する少なくとも1つの第3のブレードが、蒸気タービンにおいて、第1のタービン部分の後方部分に配置されている。第3のブレードは、第1の内部ケーシングのブレード領域の内壁とタービンシャフトとの間には配置されていないが、タービンケーシングの外壁とタービンシャフトとの間に配置されている。
内部ケーシングすなわち内部ケーシングのブレード領域と付加的なシールシェルとを一方向に配置することによって、第3のブレードが、第1の内部ケーシングとシールシェルとの間に据付可能となる。同様に、第3のブレードは、シールシェルに作用する圧力を低減させる。しかしながら、単一のシェルケーシング領域の技術的に管理可能なパラメータの範囲内においてのみ、さらなるブレードを装着可能とされる。
さらに、蒸気タービンにおいて、外壁の内面に設けられた案内羽根ブレードとタービンシャフトに設けられた対応するロータブレードとを具備する、第4のブレードが、第2のタービン部分の後方部分に配置されている。さらなるブレードによって、蒸気タービンを通じた蒸気のさらなる膨張が再び行われる。これにより、タービンケーシングの当該領域における負荷を再び低減することができる。従って、第3のタービン部分、特に低圧タービン部分が、第2のタービン部分の後方部分に又は第2のタービン部分の後方部分の膨張方向に関する下流に配置されている点において、蒸気タービンは優位である。
好ましくは、蒸気タービンにおいて、第1のタービン部分が高圧タービン部分とされ、第2のタービン部分が中圧タービン部分又は低圧タービン部分とされる。
内部ケーシングの漏出を防止するために、内部ケーシングのシール領域が、シール要素を介してタービンシャフトに対して密着される。このことは、例えばブラシシールやラビリンスシールを介して実現される。
本発明について、添付図面を参照して詳述する。
本発明における蒸気タービンの第1の実施例における蒸気の経路を表わす。 図1に表わす蒸気タービンのタービンケーシングを通過する蒸気配管を表わす。 本発明における蒸気タービンの第2の実施例における蒸気の経路を表わす。 図3に表わす蒸気タービンのタービンケーシングを通過する蒸気配管を表わす。
図1〜図4では、同一の機能及び作用を有している要素それぞれには、同一の参照符号が付されている。
図1は、本発明における蒸気タービン1の第1の実施例の蒸気40の経路を概略的に表わす。新鮮蒸気42が、タービンケーシング2の外側から新鮮蒸気配管41を通じて第1の内部ケーシング11の内部に流れる。第1の内部ケーシング11は、第1のタービン部分10に配置されており、第1のタービン部分10は、好ましくは高圧部分とされる。第1の内部ケーシング11は、第1のシール領域12と第1のブレード領域13とを有している。第1のシール領域12は、タービン軸線4に対して垂直に延在している。第1のシール領域12は、第1のタービン部分10を前方部分14及び後方部分15に分割している。第1のブレード領域13は、蒸気タービン1を通過する蒸気40の主膨張方向30の反対方向において、第1のシール領域12から離隔するようにタービン軸線4に対して平行に延在している。第1の案内羽根ブレード16は、第1のブレード領域13の、タービンシャフト5に面している側に配置されている。第1の案内羽根ブレード16に対応する態様で、対応するように構成されている第1のロータブレード17はタービンシャフト5に配置されている。第1の案内羽根ブレード16と第1のロータブレード17とは共に、第1のブレード又は第1のブレードドラムを形成している。第1の内側ケーシング11に流入する新鮮蒸気42は、第1の案内羽根ブレード16及び第1のロータブレード17によって、すなわち蒸気40の実際の膨張方向30の反対方向に案内される。新鮮蒸気42は、そのプロセスにおいて膨張する。第1の案内羽根ブレード16及び第1のロータブレード17における新鮮蒸気42の圧力及び温度が低下する。従って、当該圧力及び温度は、第1のタービン10の前方部分14において、第1の案内羽根ブレード16及び第1のロータブレード17によって膨張される前より小さい。膨張した蒸気40は、第1の内側ケーシング11の全周に亘って流れるので、第1の内側ケーシング11を冷却する。同様に、タービンケーシング2の外壁3に作用する負荷が、第1の内側ケーシング11の内部における新鮮蒸気42の膨張によって低減される。膨張された新鮮蒸気が、第1のブレード領域13の外側に沿って流れ、第1のシール領域12の開口部18を通じて又は第1のシール領域12とタービンケーシング2の外壁3との間における開口部18を通じて、第1のタービン部分10の後方部分15に導かれる。後方部分15では、蒸気40が冷却され、蒸気40の圧力が低減される。
第1のタービン部分10は、シールシェル6を介して、第2のタービン部分20から離隔されている。シールシェル6は、タービンケーシング2の外壁3とタービンシャフト5との間に延在している。当該実施例では、シールシェル6は、シール要素8によって、タービンシャフト5に対して密封されている。図2に表わすように、冷却された膨張蒸気44は、第1の中間蒸気配管43を介して、後方部分15からタービンケーシング2を通じて外部過熱器50に案内される。外部過熱器50の内部において、蒸気が過熱され、再び第2のタービン部分20に供給される。すなわち、過熱蒸気46は、第2の中間蒸気配管45を介して、タービンケーシング2を通じて、第2のタービン部分10の内部に配置されている第2の内部ケーシング21の内部に導かれる。第2の案内羽根ブレード26及び第2のロータブレード27が、第2の内部ケーシング21の内部に設けられている。第2の内部ケーシング21は、第1の内部ケーシング11に類似して又は同様に構成されている。第2の内部ケーシング21の第2のシール領域22は、タービン軸線4に対して垂直に延在している。第2のブレード領域23は、第2のシール領域22の接して配置されており、蒸気40の主膨張方向30の反対方向において第2のシール領域22から蒸気タービン1を通じて延在している。過熱蒸気46は、第2の案内羽根ブレード26及び第2のロータブレード27によって膨張され、第2のタービン部分20の前方部分24に供給される。第2の内部ケーシング21の第2のシール領域22は、前方部分24を後方部分25から分離させている。膨張蒸気40は、第2の内部ケーシング21とタービンケーシング2の外壁3との両方を冷却する。これにより、単体シェルであるタービンケーシング2に作用する負荷が低減される。膨張蒸気40は、第2のシール領域22に設けられた開口部28を介して、すなわち第2のシール領域22とタービンケーシング2の外壁3との間に設けられた開口部28を介して、第2のタービン部分20の後方部分25の内部に到達する。従って、冷却された湿った排出蒸気48が、蒸気出口配管47を介して、タービンケーシング2から除去可能とされる。
2つの内部ケーシング11,21の特定の構成及び配置によって、蒸気タービン1の内部における推進力が仮想的には完全に相殺される。
第1の内部ケーシング11は、第1の内部ケーシング11の周囲を流れる相対的に低温の蒸気40によって冷却され、蒸気タービン1の全推進力が、逆向きの推進力がこの領域において増大するに従って低減される。さらに、第1の内部ケーシング11の下流では、案内羽根ブレード60及びロータブレード61を具備するさらなるドラムブレードが、第1のタービン部分10の後方部分15に配置されている。このようにして、蒸気40がさらに膨張する。その後に、膨張過程が、シールシェル6によって中断される。第1のタービン部分10の後方部分15における低温の過熱蒸気44は、蒸気タービン1から外部に完全に案内され、外部過熱器50において再過熱される。その後に、過熱蒸気46が第2のタービン部分20に流入し、蒸気タービン1の内部に戻る。過熱蒸気46は、この時点において非常に高温である。従って、過熱蒸気46は第2の内部ケーシング21の内部に導かれる。過熱蒸気46が、タービンケーシング2の許容温度に、特にタービンケーシング2の外壁3の許容温度に到達するまで、過熱蒸気46は、第2の内部ケーシング21において膨張される。さらに、図3及び図4に表わすように、さらなるブレード70,71が、第2のタービン部分20の後方部分25に配置されている場合がある。ブレード70,71は、外壁3とタービンシャフト5との間に配置されている。
1 蒸気タービン
2 タービンケーシング
3 (タービンケーシング2の)外壁
4 タービン軸線
5 タービンシャフト
6 シールシェル
7 (外壁3の)内面
8 シール要素
10 第1のタービン部分
11 第1の内部ケーシング
12 第1のシール領域
13 第1のブレード領域
14 前方部分
15 後方部分
16 第1の案内羽根ブレード
17 第1のロータブレード
18 開口部
20 第2のタービン部分
21 第2の内部ケーシング
22 第2のシール領域
23 第2のブレード領域
26 第2の案内羽根ブレード
27 第2のロータブレード
30 (蒸気40の)主膨張方向
40 蒸気
41 新鮮蒸気配管
42 新鮮蒸気
43 第1の中間蒸気配管
44 冷却された膨張蒸気
45 第2の中間蒸気配管
46 過熱蒸気
47 蒸気出口配管
48 排出蒸気
50 外部過熱器
60 案内羽根ブレード
61 ロータブレード
70 ブレード
71 ブレード

Claims (6)

  1. タービンケーシング(2)を備えている蒸気タービン(1)であって、前記タービンケーシング(2)が、外壁(3)と、前記タービンケーシング(2)の内部においてタービン軸線(4)の周りに回転可能に取り付けられているタービンシャフト(5)と、第1のタービン部分(10)と、前記タービンシャフト(5)のアキシアル方向において前記第1のタービン部分(10)の下流に配置されている少なくとも1つの第2のタービン部分(20)とを備えており、前記蒸気タービン(1)を通じて導かれる蒸気(40)についての膨張方向(30)が、前記第1のタービン部分(10)から前記第2のタービン部分(20)に至るまで延在している、前記蒸気タービン(1)において、
    前記第1のタービン部分(10)と前記第2のタービン部分(20)との間において、シールシェル(6)が、前記外壁(3)と共に回転するように前記タービンケーシング(2)に、特に前記外壁(3)の内側(7)に配置されており、前記シールシェル(6)が、シール要素(8)を介して前記タービンシャフト(5)に対して密着するように形成されており、
    前記第1のタービン部分(10)の内部には、第1の内部ケーシング(11)が、前記外壁(3)の前記内側(7)において、前記タービンシャフト(5)に関して回転対称に配置されており、且つ、前記タービンシャフト(5)に対して密着されており、前記第1の内部ケーシング(11)が、前記タービン軸線(4)に対して垂直に又は略垂直に配置されている第1のシール領域(12)と、前記タービン軸線(4)に対して平行に又は略平行に配置されている第1のブレード領域(13)とを有しており、前記第1のシール領域(12)が、前記膨張方向(30)において、前記第1のタービン部分(10)を前方部分(14)と後方部分(15)とに分割しており、
    第1の案内羽根ブレード(16)が、前記第1のブレード領域(13)の、前記タービンシャフト(5)に面している内壁に配置されており、前記第1の案内羽根ブレード(16)に対応している第1のロータブレード(17)が、前記タービンシャフト(5)に配置されており、
    前記第2のタービン部分(20)の内部には、第2の内部ケーシング(21)が、前記外壁(3)の前記内側(7)において、前記タービンシャフト(5)に関して回転対称に配置されており、且つ、前記タービンシャフト(5)に対して密着されており、前記第2の内部ケーシング(21)が、前記タービン軸線(4)に対して垂直に又は略垂直に配置されている第2のシール領域(22)と、前記タービン軸線(4)に対して平行に又は略平行に配置されている第2のブレード領域(23)とを有しており、前記第2のシール領域(22)が、前記膨張方向(30)において、前記第2のタービン部分(20)を前方部分(24)と後方部分(25)とに分割しており、
    第2の案内羽根ブレード(26)が、前記第2のブレード領域(23)の、前記タービンシャフト(5)に面している内壁に配置されており、前記第2の案内羽根ブレード(26)に対応している第2のロータブレード(27)が、前記タービンシャフト(5)に配置されており、
    前記第1の内部ケーシング(11)及び前記第2の内部ケーシング(21)の前記第1のブレード領域(13)及び前記第2のブレード領域(23)それぞれが、前記膨張方向(30)の反対方向において、前記第1のシール領域(12)及び前記第2のシール領域(22)それぞれから延在しており、
    新鮮蒸気(42)が、少なくとも1つの新鮮蒸気配管(41)を介して、前記タービンケーシング(2)の前記外壁(3)と前記第1の内部ケーシング(11)の前記第1のブレード領域(13)とを通じて、前記第1のブレード領域(13)及び前記第1のシール領域(12)と前記タービンシャフト(5)と前記第1の案内羽根ブレード(16)及び前記第1のロータブレード(17)とによって境界が形成されている領域の内部に案内され、
    前記第1のシール領域(12)と前記第2のシール領域(22)とが、蒸気(40)が前記前方部分(14,24)それぞれから前記第1のタービン部分(10)及び前記第2のタービン部分(20)の前記後方部分(15,25)それぞれに至る際に通過する、開口部(18,28)それぞれを前記外壁(3)に面している領域に有しており、
    低温蒸気(44)が、少なくとも1つの第1の中間蒸気配管(43)を介して、前記第1のタービン部分(10)の前記後方部分(15)の外部に案内され、
    過熱蒸気(46)が、少なくとも1つの第2の中間蒸気配管(45)を介して、前記タービンケーシング(2)の前記外壁(3)と前記第2の内部ケーシング(21)の前記第2のブレード領域(23)とを通じて、前記第2のブレード領域(23)及び前記第2のシール領域(22)と前記タービンシャフト(5)と前記第2の案内羽根ブレード(26)及び前記第2のロータブレード(27)とによって境界が形成されている領域の内部に案内され、
    前記第2のタービン部分(20)の前記後方部分(25)からの排出蒸気(48)が、前記外壁(3)の内部において、少なくとも1つの蒸気出口配管(47)を介して、前記タービンケーシング(2)から外部に案内されることを特徴とする蒸気タービン(1)。
  2. 少なくとも1つの第3のブレードが、案内羽根ブレード(60)を前記外壁(3)の前記内側(7)に備えており、対応するロータブレード(61)を前記タービンシャフト(5)に備えており、前記第1のタービン部分(10)の前記後方部分(15)に配置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(1)。
  3. 第4のブレードが、案内羽根ブレード(70)を前記外壁(3)の前記内側(7)に備えており、対応するロータブレード(71)を前記タービンシャフト(5)に備えており、前記第2のタービン部分(20)の前記後方部分(25)に配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の蒸気タービン(1)。
  4. 第3のタービン部分が、特に低圧タービン部分が、前記第2のタービン部分(20)の前記後方部分(25)に、又は前記膨張方向(30)において前記第2のタービン部分(20)の前記後方部分(25)の下流に配置されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の蒸気タービン(1)。
  5. 前記第1のタービン部分(10)が、高圧タービン部分とされ、
    前記第2のタービン部分(20)が、中圧タービン部分又は低圧タービン部分とされることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の蒸気タービン(1)。
  6. 前記第1のシール領域(12)及び前記第2のシール領域(22)が、シール要素を介して、前記タービンシャフト(5)に対して密着されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の蒸気タービン(1)。
JP2016518712A 2013-09-30 2014-08-12 蒸気タービン Active JP6203948B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013219771.3A DE102013219771B4 (de) 2013-09-30 2013-09-30 Dampfturbine
DE102013219771.3 2013-09-30
PCT/EP2014/067194 WO2015043815A1 (de) 2013-09-30 2014-08-12 Dampfturbine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017500465A true JP2017500465A (ja) 2017-01-05
JP6203948B2 JP6203948B2 (ja) 2017-09-27

Family

ID=51383714

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016518712A Active JP6203948B2 (ja) 2013-09-30 2014-08-12 蒸気タービン

Country Status (11)

Country Link
US (1) US10227873B2 (ja)
EP (1) EP2997236B1 (ja)
JP (1) JP6203948B2 (ja)
KR (1) KR102319046B1 (ja)
CN (1) CN105612314B (ja)
BR (1) BR112016003647B1 (ja)
DE (1) DE102013219771B4 (ja)
ES (1) ES2626589T3 (ja)
PL (1) PL2997236T3 (ja)
RU (1) RU2659633C2 (ja)
WO (1) WO2015043815A1 (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016215770A1 (de) * 2016-08-23 2018-03-01 Siemens Aktiengesellschaft Ausströmgehäuse und Dampfturbine mit Ausströmgehäuse
DE102017211295A1 (de) 2017-07-03 2019-01-03 Siemens Aktiengesellschaft Dampfturbine und Verfahren zum Betreiben derselben
RU2684067C1 (ru) * 2017-10-05 2019-04-03 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС" Центростремительная турбина
DE102018219374A1 (de) * 2018-11-13 2020-05-14 Siemens Aktiengesellschaft Dampfturbine und Verfahren zum Betreiben derselben

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3206166A (en) * 1964-01-21 1965-09-14 Westinghouse Electric Corp Elastic fluid apparatus
JPS5022906A (ja) * 1973-07-04 1975-03-12
JPH048703U (ja) * 1990-05-10 1992-01-27
JPH1089013A (ja) * 1996-07-23 1998-04-07 Fuji Electric Co Ltd 再熱式軸流蒸気タービン
JP5294356B2 (ja) * 2009-02-25 2013-09-18 三菱重工業株式会社 蒸気タービン発電設備の冷却方法及び装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1059926B (de) * 1957-01-22 1959-06-25 Westinghouse Electric Corp Turbine mit Zwischenueberhitzung
DE1872434U (de) * 1961-04-28 1963-05-22 Siemens Ag Dampfturbine der doppelgehaeuse-bauart mit innerhalb ein und desselben gehaeuses angeordneten vor und hinter einem zwischenueberhitzer liegenden turbinenteilen.
JPS57119110A (en) * 1981-01-16 1982-07-24 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Cooling device for medium pressure dammy ring of reheating steam turbine
JP2819767B2 (ja) 1990-04-27 1998-11-05 住友化学工業株式会社 ビニル又はビニリデン重合体の製造方法
JP2002366976A (ja) 2001-06-08 2002-12-20 Fujitsu Ltd オブジェクト表示プログラムおよびオブジェクト表示装置
EP1541810A1 (de) * 2003-12-11 2005-06-15 Siemens Aktiengesellschaft Verwendung einer Wärmedämmschicht für ein Bauteil einer Dampfturbine und eine Dampfturbine
JP2006016976A (ja) 2004-06-30 2006-01-19 Toshiba Corp タービンノズル支持装置および蒸気タービン
EP1624155A1 (de) * 2004-08-02 2006-02-08 Siemens Aktiengesellschaft Dampfturbine und Verfahren zum Betrieb einer Dampfturbine
JP4783053B2 (ja) * 2005-04-28 2011-09-28 株式会社東芝 蒸気タービン発電設備
EP1780376A1 (de) * 2005-10-31 2007-05-02 Siemens Aktiengesellschaft Dampfturbine
JP4886271B2 (ja) * 2005-10-31 2012-02-29 株式会社東芝 蒸気タービンおよびその親水性コーティング材料
JP5433183B2 (ja) * 2008-08-07 2014-03-05 株式会社東芝 蒸気タービンおよび蒸気タービンプラントシステム
RU111580U1 (ru) * 2011-02-11 2011-12-20 Альстом Текнолоджи Лтд Выпускное устройство для модуля паровой турбины
EP2554789A1 (de) * 2011-08-04 2013-02-06 Siemens Aktiengesellschaft Dampfturbine umfassend einen Schubausgleichskolben
US9194246B2 (en) * 2011-09-23 2015-11-24 General Electric Company Steam turbine LP casing cylindrical struts between stages

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3206166A (en) * 1964-01-21 1965-09-14 Westinghouse Electric Corp Elastic fluid apparatus
JPS5022906A (ja) * 1973-07-04 1975-03-12
JPH048703U (ja) * 1990-05-10 1992-01-27
JPH1089013A (ja) * 1996-07-23 1998-04-07 Fuji Electric Co Ltd 再熱式軸流蒸気タービン
JP5294356B2 (ja) * 2009-02-25 2013-09-18 三菱重工業株式会社 蒸気タービン発電設備の冷却方法及び装置

Also Published As

Publication number Publication date
BR112016003647A2 (ja) 2017-08-01
JP6203948B2 (ja) 2017-09-27
KR20160062014A (ko) 2016-06-01
WO2015043815A1 (de) 2015-04-02
CN105612314B (zh) 2017-09-01
EP2997236A1 (de) 2016-03-23
US20160215623A1 (en) 2016-07-28
CN105612314A (zh) 2016-05-25
RU2016117168A (ru) 2017-11-13
US10227873B2 (en) 2019-03-12
ES2626589T3 (es) 2017-07-25
EP2997236B1 (de) 2017-03-29
KR102319046B1 (ko) 2021-10-29
DE102013219771A1 (de) 2015-04-02
BR112016003647B1 (pt) 2022-12-06
RU2016117168A3 (ja) 2018-04-03
PL2997236T3 (pl) 2017-09-29
DE102013219771B4 (de) 2016-03-31
RU2659633C2 (ru) 2018-07-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6203948B2 (ja) 蒸気タービン
JP2011241830A (ja) 発電システム用のターボエキスパンダ
JP6382355B2 (ja) ガスタービン発電機の冷却
JPS58140408A (ja) 蒸気タ−ビンの冷却装置
US11708773B2 (en) Plant and operation method therefor
KR102467399B1 (ko) 증기 터빈 설비 및 콤바인드 사이클 플랜트
RU2735461C1 (ru) Паровая турбина и способ ее эксплуатации
JP2019108835A (ja) 蒸気タービンプラント及びその運転方法
WO2017110224A1 (ja) シール装置
CA2943477C (en) Turbine with centripetal and centrifugal expansion stages and related method
JP6826449B2 (ja) 蒸気タービンシステム
JP5959454B2 (ja) 蒸気タービンシステム
US20210215068A1 (en) Steam turbine facility and combined cycle plant
US11560812B2 (en) Steam turbine and method for operating same
JP6511519B2 (ja) タービンシャフトの制御された冷却
BR112019026024B1 (pt) Turbina a vapor e método de operação da mesma
KR101855001B1 (ko) 터빈의 냉각 및 누설 차단 시스템
JP5551268B2 (ja) 三重構造を有している蒸気タービン
KR20180051767A (ko) 누설증기를 이용한 터빈의 열교환 시스템

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20170414

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170508

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170714

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170731

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170830

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6203948

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250