JP2018127984A

JP2018127984A - 蒸気タービン

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Publication number: JP2018127984A
Application number: JP2017022698A
Authority: JP
Inventors: 亮 ▲高▼田; Akira Takada; 光由土屋; Mitsuyoshi Tsuchiya; 泰洋笹尾; Yasuhiro Sasao
Original assignee: Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2017-02-10
Filing date: 2017-02-10
Publication date: 2018-08-16
Anticipated expiration: 2037-02-10
Also published as: WO2018147013A1; KR102243459B1; DE112018000772T5; CN110100077B; JP6637455B2; KR20190086542A; US20200072068A1; CN110100077A; US11492920B2

Abstract

【課題】エロージョン及び効率低下を抑制可能な蒸気タービンを提供する。【解決手段】ロータと、ロータを収容するケーシングと、ロータの周りに設けられた複数の動翼と、ケーシングに支持された複数の静翼と、を備える蒸気タービンであって、静翼は、翼本体部と、ロータの径方向において翼本体部の内側に位置する内輪とを含み、複数の静翼は、翼本体部を径方向に貫通する貫通孔を有する第１静翼を含み、ロータは、第１静翼の内輪の少なくとも一部が収容されるように構成された凹状のキャビティを有し、ケーシング内における第１静翼より上流側の空間から抽出した蒸気を、第１静翼の貫通孔を通って内輪からキャビティに排出するよう構成された蒸気通路が設けられる。【選択図】図２

Description

本開示は、蒸気タービンに関する。

蒸気タービンの最終段落近傍では湿り度が高くなりやすく、例えば地熱タービンや原子力高圧タービンの最終段落では湿り度が１５％程度になる。湿り度が高い湿り蒸気域では、タービンの翼面に付着した液滴が下流へ離脱して下流側の翼に衝突するため、エロージョンや湿り損失が問題になる。

かかる問題の対策として、特許文献１には、湿り蒸気域で作動する低圧段動翼の前に位置する静翼の内部に高温蒸気を通過させて静翼を加熱し、静翼の表面に液滴が発生するのを防ぐようにした蒸気タービンが開示されている。

特許第３６１７２１２号公報

特許文献１に記載の蒸気タービンは、静翼の内部を通過した高温蒸気が下流側の動翼の先端に向けて排出されるように構成されているため、各段落を通過する主流と静翼の内部を通過後に排出される高温蒸気との干渉による損失が大きく、蒸気タービンの効率低下を招きやすい。

本発明の少なくとも一実施形態は、上述したような従来の課題に鑑みなされたものであって、その目的とするところは、エロージョン及び効率低下を抑制可能な蒸気タービンを提供することである。

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る蒸気タービンは、ロータと、前記ロータを収容するケーシングと、前記ロータの周りに設けられた複数の動翼と、前記ケーシングに支持された複数の静翼と、を備える蒸気タービンであって、前記静翼は、翼本体部と、前記ロータの径方向において前記翼本体部の内側に位置する内輪とを含み、前記複数の静翼は、前記翼本体部を前記径方向に貫通する貫通孔を有する第１静翼を含み、前記ロータは、前記第１静翼の前記内輪の少なくとも一部が収容されるように形成された凹状のキャビティを有し、前記ケーシング内における前記第１静翼より上流側の空間から抽出した蒸気を、前記第１静翼の前記貫通孔を通って前記内輪から前記キャビティに排出するよう構成された蒸気通路が設けられる。

上記（１）に記載の蒸気タービンによれば、第１静翼より上流側の空間から抽出した蒸気の温度は、第１静翼の温度より高いため、該蒸気を第１静翼の貫通孔に流すことにより、第１静翼を容易に加熱することができる。これにより、第１静翼の表面における液滴の発生を抑制し、エロージョンを抑制することができる。

また、第１静翼の貫通孔を通った蒸気が第１静翼の内輪からキャビティに排出されることにより、特許文献１の構成（静翼の内部を通過した蒸気が下流側の動翼の先端に向けて排出される構成）と比較して、ケーシング内を流れる主流（静翼と動翼とを交互に通過する軸方向の蒸気流れ）と貫通孔通って排出された蒸気との干渉による損失を低減し、蒸気タービンの効率低下を抑制することができる。

また、第１静翼の上流側からキャビティへ流入する漏洩蒸気（主流からの漏れ流れ）を低減することができるため、該漏洩蒸気に起因する損失を低減し、蒸気タービンの効率低下を抑制することができる。

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載の蒸気タービンにおいて、前記第１静翼は、湿り度が３％以上の領域に設けられる。

上記（２）に記載の蒸気タービンによれば、このような湿り度が高い領域ではエロージョンが発生しやすいため、湿り度が高い領域に設けられた第１静翼を貫通孔に流す蒸気によって加熱することで、第１静翼の表面における液滴の発生を抑制し、エロージョンを効果的に抑制することができる。

（３）幾つかの実施形態では、上記（２）に記載の蒸気タービンにおいて、前記第１静翼は、湿り度が１０％以上の領域に設けられる。

上記（３）に記載の蒸気タービンによれば、このような湿り度が高い領域ではエロージョンが発生しやすいため、湿り度が高い領域に設けられた第１静翼を貫通孔に流す蒸気によって加熱することで、第１静翼の表面における液滴の発生を抑制し、エロージョンを効果的に抑制することができる。

（４）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（３）の何れか１項に記載の蒸気タービンにおいて、前記ケーシングは、前記複数の動翼における初段動翼と前記複数の静翼における第２段静翼との間の空間に対向するチップセクション部を含み、前記蒸気通路の蒸気入口は、前記チップセクション部に設けられる。

上記（４）に記載の蒸気タービンによれば、ケーシング内において蒸気通路の蒸気入口を設ける位置を上流側にするほど蒸気通路に取り込む蒸気を高温高圧にできるため、第１静翼を加熱する観点では、蒸気通路の蒸気入口は極力上流側にすることが好ましい。ただし、蒸気通路に取り込む蒸気の清浄度の観点からは、初段静翼を通過した後の蒸気を蒸気通路に取り込むことが望ましい。

そこで、上記のように、初段動翼と第２段静翼との間の空間に対向するチップセクション部に蒸気通路の蒸気入口を設けることにより、比較的清浄度の高い蒸気を蒸気通路に取り込みつつ、第１静翼を効果的に加熱することができる。

また、チップセクション部には、蒸気が凝縮することで生じる高温のドレンが溜まりやすく、従来はこのドレンが効果的に活用されていなかった。この点、上記のようにチップセクション部に蒸気入口を設けることにより、上記空間からの蒸気だけでなく、チップセクション部に溜まった高温のドレンを蒸気通路に取り込んで、第１静翼の加熱に利用することができるため、第１静翼を効果的に加熱することができる。

（５）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（３）の何れか１項に記載の蒸気タービンにおいて、前記静翼は、前記翼本体部を支持する外輪を含み、前記蒸気通路の蒸気入口は、前記第１静翼の前記外輪における上流側の面に設けられ、前記蒸気通路の蒸気出口は、前記第１静翼の前記内輪における下流側の面に設けられる。

上記（５）に記載の蒸気タービンによれば、第１静翼の外輪の上流側の面に対向する空間から抽出した蒸気の温度は、第１静翼の温度より高いため、該蒸気を第１静翼の貫通孔に流すことにより、第１静翼を容易に加熱することができる。このため、上記（１）に記載の効果（エロージョンの抑制及び効率低下の抑制）を簡素な構成で得ることができる。

（６）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（３）の何れか１項に記載の蒸気タービンにおいて、前記複数の静翼における初段静翼と前記複数の動翼における初段動翼との間から前記径方向における内側へ流出する漏洩蒸気をシールするように、前記ロータと前記ケーシングとの隙間に設けられたシール部を更に備え、前記初段静翼は、前記径方向に貫通する貫通孔を含み、前記蒸気通路の蒸気入口は、前記漏洩蒸気の一部を取り込むように構成され、前記蒸気通路は、前記初段静翼の前記貫通孔及び前記第１静翼の前記貫通孔を介して前記漏洩蒸気の一部を前記キャビティに供給するよう構成される。

上記（６）に記載の蒸気タービンによれば、初段静翼と初段動翼との間から径方向における内側へ流出する高温高圧の漏洩蒸気の一部を蒸気通路に取り込んで、第１静翼の貫通孔を介してキャビティに供給することにより、第１静翼を効果的に加熱することができる。これにより、第１静翼の表面における液滴の発生を抑制し、エロージョンを効果的に抑制することができる。

（７）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（６）の何れか１項に記載の蒸気タービンにおいて、前記複数の動翼は、前記ロータの軸方向において前記第１静翼の下流側に隣接して設けられた第１動翼を含み、前記ロータは、前記第１動翼が固定される第１ディスク部を含み、前記第１ディスク部は、前記軸方向に貫通するバランスホールを有し、前記バランスホールは、前記第１静翼の前記貫通孔を通って前記内輪から前記キャビティに排出された前記蒸気の一部が流入するよう構成される。

上記（７）に記載の蒸気タービンによれば、内輪における径方向内側端に設けられた内輪シール部を通過する漏洩蒸気の流量と、第１静翼と第１動翼との間からキャビティに流入する漏洩蒸気の流量と、第１静翼の内輪からキャビティに排出された加熱蒸気の流量との合計が、バランスホールを流れる蒸気の流量に等しくなる。かかる構成によれば、第１動翼の翼根部近傍のリーク損失を低減することができる。

本発明の少なくとも一つの実施形態によれば、エロージョン及び効率低下を抑制可能な蒸気タービンが提供される。

本発明に係る蒸気タービン２の適用例としての地熱発電システム１００を示す図である。一実施形態に係る蒸気タービン２（２Ａ）の概略構成を示す断面図である。図２に示した蒸気タービン２（２Ａ）の部分拡大図である。図２に示した蒸気タービン２（２Ａ）の変形例を示す部分拡大図である。一実施形態に係る蒸気タービン２（２Ｂ）の概略構成を示す断面図である。図５に示した蒸気タービン２（２Ｂ）の部分拡大図である。一実施形態に係る蒸気タービン２（２Ｃ）の概略構成を示す断面図である。図７に示した蒸気タービン２（２Ｃ）の部分拡大図である。第１ディスク部５６にバランスホール５８を設けた形態を示す断面図である。

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

図１は、本発明に係る蒸気タービン２の適用例としての地熱発電システム１００を示す図である。
地熱発電システム１００は、地下深部の熱源により高温高圧の熱水及び蒸気を発生する生産井４と、生産井から得られた熱水と蒸気とを分離するセパレータ６と、セパレータ６で分離された熱水が戻される還元井８と、セパレータ６で分離された蒸気により駆動する蒸気タービン２と、蒸気タービン２に接続された発電機１０と、蒸気タービン２を通過した蒸気を温水化する復水器１２と、復水器１２で生じた温水を冷却する冷却塔１４とを備える。

図２は、一実施形態に係る蒸気タービン２（２Ａ）の概略構成を示す断面図である。
図２に示すように、蒸気タービン２は、ロータ１６と、ロータ１６を収容するケーシング１８と、ロータ１６の周りに設けられた複数の動翼２０と、ケーシング１８に支持された複数の静翼２２と、を備える。

以下では、特記しない限り、ロータ１６の径方向を単に「径方向」といい、ロータ１６の軸方向を単に「軸方向」といい、ロータ１６の周方向を単に「周方向」という。また、特記しない限り、ケーシング１８内を流れる主流ｆ（静翼２２と動翼２０とを交互に通過する軸方向の蒸気流れ）の流れ方向における上流側と下流側をそれぞれ単に「上流側」「下流側」という。

静翼２２の各々は、翼本体部２４と、径方向において翼本体部２４の内側に位置する内輪２６（仕切り板部）と、径方向において翼本体部２４の外側に位置する外輪２８とを含む。複数の静翼２２における初段静翼２２ｆでは、内輪２６及び外輪２８がケーシング１８に結合されており、複数の静翼の２２における初段静翼２２ｆ以外の静翼２２では、外輪２８のみがケーシング１８に結合されている。また、複数の静翼２２は、翼本体部２４を径方向に貫通する貫通孔３０を有する第１静翼２２ａを含む。図示する例示的形態では、５つの段落からなる蒸気タービン２のうち第４段落の静翼２２が第１静翼２２ａである。

ロータ１６は、第１静翼２２ａの内輪２６の少なくとも一部が収容されるように形成された凹状のキャビティ３２を有する。また、蒸気タービン２では、ケーシング１８内における第１静翼２２ａより上流側の空間Ｓから抽出した蒸気を、第１静翼２２ａの貫通孔３０を通って第１静翼２２ａの内輪２６からキャビティ３２に排出するよう構成された蒸気通路３４が設けられている。

かかる構成によれば、第１静翼２２ａより上流側の空間Ｓから抽出した蒸気の温度は、第１静翼２２ａの温度より高いため、該蒸気を第１静翼２２ａの貫通孔３０に流すことにより、第１静翼２２ａを容易に加熱することができる。これにより、第１静翼２２ａの表面における液滴の発生を抑制し、エロージョンを抑制することができる。

また、第１静翼２２ａの貫通孔３０を通った蒸気が第１静翼２２ａの内輪２６からキャビティ３２に排出されることにより、特許文献１の構成（静翼の内部を通過した蒸気が下流側の動翼の先端に向けて排出される構成）と比較して、ケーシング１８内を流れる主流ｆ（静翼２２と動翼２０とを交互に通過する軸方向の蒸気流れ）と貫通孔３０通って排出された蒸気との干渉による損失を低減し、蒸気タービン２の効率低下を抑制することができる。

また、第１静翼２２ａの上流側からキャビティ３２へ流入する漏洩蒸気（主流ｆからの漏れ流れ）を低減することができるため、該漏洩蒸気に起因する損失を低減し、蒸気タービン２の効率低下を抑制することができる。

この点について、図３を用いてさらに説明する。図３では、矢印Ｇｃは、第１静翼２２ａの上流側からキャビティ３２へ流入する漏洩蒸気の流れ（主流ｆからの漏れ流れ）を示しており、矢印Ｇｒは、第１静翼２２ａの下流側でキャビティ３２から径方向外側へ流出して主流ｆと干渉する漏洩蒸気の流れを示しており、矢印ＧＬは、第１静翼２２ａの内輪２６からキャビティ３２に排出される蒸気（以下、「加熱蒸気」という場合がある。）を示している。

ここで、漏洩蒸気Ｇｒの流量は、漏洩蒸気Ｇｃの流量と加熱蒸気ＧＬの流量との合計に等しく、漏洩蒸気Ｇｒの流量は、加熱蒸気ＧＬの有無によってはほとんど変化しないため、キャビティ３２へ加熱蒸気ＧＬを導入することにより、主流ｆからの漏洩蒸気Ｇｃを抑制することができる。したがって、漏洩蒸気Ｇｃに起因する損失を低減することができる。

なお、蒸気通路３４の蒸気出口３６は、図３に示すように、第１静翼２２ａの内輪２６における上流側の面３８（内輪２６における径方向内側端に設けられた内輪シール部４０より上流側の面）に設けられてもよいし、図４に示すように、第１静翼２２ａの内輪２６における下流側の面４２（内輪２６における径方向内側端に設けられた内輪シール部４０より下流側の面）に設けられてもよい。図３及び図４の何れの構成においても、上述した漏洩蒸気Ｇｃを抑制する効果を得ることができる。

一実施形態では、第１静翼２２ａは、湿り度が３％以上（より好適には１０％以上）の領域に設けられる。このような湿り度が高い領域ではエロージョンが発生しやすいため、湿り度が高い領域に設けられた第１静翼２２ａを貫通孔３０に流す蒸気によって加熱することで、第１静翼２２ａの表面における液滴の発生を抑制し、エロージョンを効果的に抑制することができる。

一実施形態では、図２に示すように、ケーシング１８は、複数の動翼２０における初段動翼２０ｆと複数の静翼２２における第２段静翼２２ｓとの間の空間Ｓ１に対向するチップセクション部４４（ケーシング１８のうち上記空間Ｓ１を囲繞する部分）を含み、蒸気通路３４の蒸気入口４６は、チップセクション部４４に設けられている。

ケーシング１８内において蒸気通路３４の蒸気入口４６を設ける位置を上流側にするほど蒸気通路３４に取り込む蒸気を高温高圧にできるため、第１静翼２２ａを加熱する観点では、蒸気通路３４の蒸気入口４６は極力上流側にすることが好ましい。ただし、蒸気通路３４に取り込む蒸気の清浄度の観点からは、初段静翼２２ｆを通過した後の蒸気を蒸気通路３４に取り込むことが望ましい。

そこで、上記のように、初段動翼２０ｆと第２段静翼２２ｓとの間の空間Ｓ１に対向するチップセクション部４４に蒸気通路３４の蒸気入口４６を設けることにより、ポンプ等を用いなくとも比較的清浄度の高い高温高圧の蒸気を蒸気通路３４に取り込んで、第１静翼２２ａを効果的に加熱することができる。

また、チップセクション部４４には、蒸気が凝縮することで生じる高温のドレンが溜まりやすく、従来はこのドレンが効果的に活用されていなかった。この点、上記のようにチップセクション部４４に蒸気入口４６を設けることにより、上記空間Ｓ１からの蒸気だけでなく、チップセクション部４４に溜まった高温のドレンを蒸気通路３４に取り込んで、第１静翼２２ａの加熱に利用することができるため、第１静翼２２ａを効果的に加熱することができる。

図５は、一実施形態に係る蒸気タービン２（２Ｂ）の概略構成を示す断面図である。図６は、図５に示した蒸気タービン２（２Ｂ）の部分拡大図である。蒸気タービン２（２Ｂ）に係る基本構成は、蒸気タービン２（２Ａ）に係る基本構成と同様であるため、前述の符号と同一の符号を付して説明を省略する。

図５に示すように、蒸気タービン２（２Ｂ）では、蒸気通路３４の具体的構成が蒸気タービン２（２Ａ）と異なる。図６に示すように、蒸気通路３４の蒸気入口４６は、第１静翼２２ａの外輪２８のうち上流側の面４８（外輪２８とケーシング１８との結合部より上流側の面）に設けられており、蒸気通路３４の蒸気出口３６は、第１静翼２２ａの内輪２６における下流側の面４２に設けられている。図示する形態では、第１静翼２２ａの内輪２６における径方向内側端にラビリンス構造の内輪シール部４０が設けられており、蒸気通路３４の蒸気出口３６は、内輪２６における内輪シール部４０よりも下流側の面４２に設けられている。

かかる構成では、内輪シール部４０の前後で圧力差がつき、第１静翼２２ａの外輪２８の上流側の面４２に対向する空間Ｕの圧力は、第１静翼２２ａの内輪２６における下流側の面４８に対向する空間Ｓ（Ｓ２）の圧力より高い。このため、ポンプ等を用いなくとも該空間Ｓ（Ｓ２）の蒸気を第１静翼２２ａの貫通孔３０に流すことができる。また、第１静翼２２ａの外輪２８の上流側の面４２に対向する空間Ｓ（Ｓ２）から抽出した蒸気の温度は、第１静翼２２ａの温度より高いため、抽出した蒸気を１静翼２２ａの貫通孔３０に流すことにより、第１静翼２２ａを容易に加熱することができる。これにより、第１静翼２２ａの表面における液滴の発生を抑制し、エロージョンを簡素な構成で抑制することができる。

また、第１静翼２２ａの貫通孔３０を通った蒸気が第１静翼２２ａの内輪２６からキャビティ３２に排出されることにより、特許文献１の構成（静翼の内部を通過した蒸気が下流側の動翼の先端に向けて排出される構成）と比較して、ケーシング１８内を流れる主流ｆ（静翼２２と動翼２０とを交互に通過する軸方向の蒸気流れ）と貫通孔３０通って排出された蒸気との干渉による損失を低減することができる。

また、第１静翼２２ａの上流側からキャビティ３２へ流入する漏洩蒸気（主流からの漏れ流れ）を低減することができるため、該漏洩蒸気に起因する損失を低減することができる。

図７は、一実施形態に係る蒸気タービン２（２Ｃ）の概略構成を示す断面図である。図８は、図７に示した蒸気タービン２（２Ｃ）の部分拡大図である。蒸気タービン２（２Ｃ）に係る基本構成は、蒸気タービン２（２Ａ，２Ｂ）に係る基本構成と同様であるため、前述の符号と同一の符号を付して説明を省略する。

図７及び図８に示すように、蒸気タービン２（２Ｃ）では、蒸気通路３４の具体的構成が蒸気タービン２（２Ａ，２Ｂ）と異なる。図８に示すように、蒸気タービン２は、複数の静翼２２における初段静翼２２ｆと複数の動翼２０における初段動翼２０ｆとの間から径方向における内側へ流出する漏洩蒸気Ｇｆをシールするように、軸方向における初段動翼２０ｆより上流側にてロータ１６とケーシング１８との隙間ｇに設けられたシール部５０を備える。シール部５０は、環状構造を有しており、シール部５０の内周面とロータ１６の外周面との間にラビリンス構造を形成している。

蒸気タービン２（２Ｃ）では、初段静翼２２ｆは、径方向に貫通する貫通孔５２を含み、蒸気通路３４の蒸気入口４６は、漏洩蒸気Ｇｆの一部を取り込むように初段静翼２２ｆの内輪２６の内周面５４に設けられる。

図７及び図８に示すように、蒸気タービン２（２Ｃ）の蒸気通路３４は、初段静翼２２ｆの貫通孔５２及び第１静翼２２ａの貫通孔３０を介して漏洩蒸気Ｇｆの一部をキャビティ３２に供給するように構成されている。

かかる構成においても、初段動翼２０ｆより上流側にてロータ１６及びケーシング１８に囲まれた空間Ｓ（Ｓ３）から抽出した漏洩蒸気Ｇｆは、キャビティ３２内の蒸気より高温高圧であり、第１静翼２２ａの温度より高いため、ポンプ等を用いなくとも該漏洩蒸気Ｇｆを第１静翼２２ａの貫通孔３０に流すことが可能であり、第１静翼２２ａを容易に加熱することができる。これにより、第１静翼２２ａの表面における液滴の発生を抑制し、簡素な構成でエロージョンを抑制することができる。

本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。

例えば、上述した実施形態では、蒸気タービン２（２ａ〜２ｃ）の適用例として地熱発電システムを例示したが、蒸気タービン２（２ａ〜２ｃ）は、原子力タービン等にも同様に適用可能である。原子力タービン等の他の蒸気タービンにおいても、特に湿り度が３％以上（より好適には１０％以上）の領域に上記第１静翼２２ａを設けるように本発明を適用することにより、上述したようにエロージョンを効果的に抑制することができる。

また、例えば、図９に示すように、上述した蒸気タービン２（２ａ〜２ｃ）において、複数の動翼２０のうち、軸方向において第１静翼２２ａの下流側に隣接して設けられた動翼２０を第１動翼２０ａとし、ロータ１６のうち、第１動翼２０ａが固定されるディスク部を第１ディスク部５６とすると、第１ディスク部５６は、軸方向に貫通するバランスホール５８を有していてもよい。この場合、バランスホール５８には、第１静翼２２ａの貫通孔３０を通って第１静翼２２ａの内輪２６からキャビティ３２に排出された蒸気ＧＬの一部が軸方向における上流側から流入する。バランスホール５８に流入した蒸気は第１ディスク部５６の内部を通って第１ディスク部５６の下流側に排出される。

かかる構成では、内輪２６における径方向内側端に設けられた内輪シール部４０を通過する漏洩蒸気Ｇｂの流量と、第１静翼２２ａの下流側にて第１静翼２２ａと第１動翼２０ａとの間からキャビティ３２に流入する漏洩蒸気Ｇｒの流量と、第１静翼２２ａの内輪２６からキャビティ３２に排出された加熱蒸気ＧＬの流量との合計が、バランスホール５８を流れる蒸気Ｇの流量に等しくなる。かかる構成により、第１動翼２０ａの翼根部近傍のリーク損失を低減することができる。

なお、蒸気タービン２における最終段の動翼２０にバランスホール５８を設けると、排気損失が大きくなりやすいため、バランスホール５８が設けられる第１動翼２０ａは、最終段より上流側の段の動翼であることが望ましい。

２蒸気タービン
４生産井
６セパレータ
８還元井
１０発電機
１２復水器
１４冷却塔
１６ロータ
１８ケーシング
２０動翼
２０ａ第１動翼
２０ｆ初段動翼
２２静翼
２２ａ第１静翼
２２ｆ初段静翼
２２ｓ第２段静翼
２４翼本体部
２６内輪
２８外輪
３０，５２貫通孔
３２キャビティ
３４蒸気通路
３６蒸気出口
３８，４２，４８面
４０内輪シール部
４４チップセクション部
４６蒸気入口
５０シール部
５４内周面
５６第１ディスク部
５８バランスホール
１００地熱発電システム

Claims

ロータと、
前記ロータを収容するケーシングと、
前記ロータの周りに設けられた複数の動翼と、
前記ケーシングに支持された複数の静翼と、
を備える蒸気タービンであって、
前記静翼は、翼本体部と、前記ロータの径方向において前記翼本体部の内側に位置する内輪とを含み、
前記複数の静翼は、前記翼本体部を前記径方向に貫通する貫通孔を有する第１静翼を含み、
前記ロータは、前記第１静翼の前記内輪の少なくとも一部が収容されるように形成された凹状のキャビティを有し、
前記ケーシング内における前記第１静翼より上流側の空間から抽出した蒸気を、前記第１静翼の前記貫通孔を通って前記内輪から前記キャビティに排出するよう構成された蒸気通路が設けられた、蒸気タービン。
前記第１静翼は、湿り度が３％以上の領域に設けられた、請求項１に記載の蒸気タービン。
前記第１静翼は、湿り度が１０％以上の領域に設けられた、請求項２に記載の蒸気タービン。
前記ケーシングは、前記複数の動翼における初段動翼と前記複数の静翼における第２段静翼との間の空間に対向するチップセクション部を含み、
前記蒸気通路の蒸気入口は、前記チップセクション部に設けられた、請求項１乃至３の何れか１項に記載の蒸気タービン。
前記静翼は、前記ロータの径方向において前記翼本体部の外側に位置する外輪を含み、
前記蒸気通路の蒸気入口は、前記第１静翼の前記外輪における上流側の面に設けられ、
前記蒸気通路の蒸気出口は、前記第１静翼の前記内輪における下流側の面に設けられた、請求項１乃至３の何れか１項に記載の蒸気タービン。
前記複数の静翼における初段静翼と前記複数の動翼における初段動翼との間から前記径方向における内側へ流出する漏洩蒸気をシールするように、前記ロータと前記ケーシングとの隙間に設けられたシール部を更に備え、
前記初段静翼は、前記径方向に貫通する貫通孔を含み、
前記蒸気通路の蒸気入口は、前記漏洩蒸気の一部を取り込むように構成され、
前記蒸気通路は、前記初段静翼の前記貫通孔及び前記第１静翼の前記貫通孔を介して前記漏洩蒸気の一部を前記キャビティに供給するよう構成された、請求項１乃至３の何れか１項に記載の蒸気タービン。
前記複数の動翼は、前記ロータの軸方向において前記第１静翼の下流側に隣接して設けられた第１動翼を含み、
前記ロータは、前記第１動翼が固定される第１ディスク部を含み、
前記第１ディスク部は、前記軸方向に貫通するバランスホールを有し、
前記バランスホールは、前記第１静翼の前記貫通孔を通って前記内輪から前記キャビティに排出された前記蒸気の一部が流入するよう構成された、請求項１乃至６の何れか１項に記載の蒸気タービン。