JP2723334B2 - Steam turbine nozzle water droplet removal equipment - Google Patents

Steam turbine nozzle water droplet removal equipment

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JP2723334B2
JP2723334B2 JP9722090A JP9722090A JP2723334B2 JP 2723334 B2 JP2723334 B2 JP 2723334B2 JP 9722090 A JP9722090 A JP 9722090A JP 9722090 A JP9722090 A JP 9722090A JP 2723334 B2 JP2723334 B2 JP 2723334B2
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nozzle
hollow chamber
steam
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water droplets
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典昭 北口
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  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、湿り域で作動される蒸気タービンノズルの
水滴除去装置に関する。
The present invention relates to a device for removing water droplets from a steam turbine nozzle operated in a wet area.

(従来の技術) 一般に、湿り域で作動される蒸気タービンにおいて
は、蒸気通路部で発生し生長した比較的小さい水滴が羽
根(動翼)の回転の遠心力によってノズル(静翼)のチ
ップ部付近に飛ばされ、大部分がノズル表面を伝わりノ
ズル後縁から粗大水滴となって吹きちぎられ、この吹き
ちぎられた粗大水滴が高速回転の羽根に衝突することに
よりその羽根にエロージョンが発生することが知られて
いる。また、上記水滴は、羽根の表面に沿って滑らかに
流入せず、羽根の背側に衝突して制動力として働き、タ
ービンの性能の低下をもたらすこともある。
(Prior Art) Generally, in a steam turbine operated in a wet area, relatively small water droplets generated and grown in a steam passage portion are caused by centrifugal force of rotation of a blade (rotor blade) to form a tip portion of a nozzle (stationary blade). Flying to the vicinity, most of it travels along the nozzle surface and is blown off as coarse water droplets from the trailing edge of the nozzle, and the blown-off coarse water droplets collide with high-speed rotating blades, causing erosion on the blades It has been known. Further, the water droplets do not flow smoothly along the surface of the blade, but collide with the back side of the blade to act as a braking force, which may cause a decrease in turbine performance.

すなわち、蒸気の湿り度小さく水滴径が非常に小さい
場合には、殆どの水滴流は蒸気流とともにノズル曲のノ
ズル通路部を通過し、ノズル通過後においてもその水滴
径が比較的小さいので羽根のエロージョンには殆ど影響
を及ぼさないが、湿り度が大きい場合には、第6図に示
すように、蒸気流Bはノズル1の通路部でのその形状に
沿って転向するのに対し、径の大きくなった水滴Aは慣
性力のため転向できず、ノズル腹面2に衝突しそこに捕
集される。捕集された水滴はノズル腹面2を伝ってノズ
ル後縁3へ流出し、その後縁3に溜った水はそこから粗
大水滴となって吹きちぎられ、羽根に衝突し羽根にエロ
ージョンを発生させる。
In other words, when the wettability of steam is small and the water droplet diameter is very small, most of the water droplet flows together with the steam flow through the curved nozzle passage, and even after passing through the nozzle, the water droplet diameter is relatively small. It has little effect on erosion, but when the wetness is high, the steam flow B diverges along its shape in the passage of the nozzle 1 while the wetness is high, as shown in FIG. The large water droplet A cannot turn due to inertial force, collides with the nozzle abdominal surface 2 and is collected there. The collected water droplets flow along the nozzle abdominal surface 2 and flow out to the rear edge 3 of the nozzle, and the water collected at the rear edge 3 is blown off as coarse water droplets therefrom, colliding with the blade and causing erosion on the blade.

湿り度がさらに大きくなった場合には、第7図に示す
ように、蒸気流Bは上述と同様に軸方向に沿って流入す
るが、水滴Aはノズル背面4に直接衝突するように流入
する。このような水滴流Aの流入方向の変化は、水滴径
が非常に大きくなると、前段羽根での水滴と蒸気との出
口相対速度が大きく異なってくるために生じる。すなわ
ち湿り度が大きく蒸気中の水滴径が大きくなると、第8
図に示すように、水滴の羽根出口相対速度W′は蒸気の
羽根出口相対速度Wよりも小さくなる、周速Uは水滴も
蒸気も等しいので、水滴の羽根出口絶対速度C′は、蒸
気の羽根出口絶対速度Cに対して大きく変化し、このた
め水滴流は第7図に示されるように、ノズル背面4に衝
突し捕集される。しかして、このノズル背面4に捕集さ
れた水滴もノズル後縁3から粗大水滴となって吹きちぎ
られて羽根に衝突し、これを浸食する。
When the wetness is further increased, as shown in FIG. 7, the vapor flow B flows in the axial direction in the same manner as described above, but the water droplet A flows so as to directly collide with the nozzle back surface 4. . Such a change in the inflow direction of the water droplet flow A occurs when the diameter of the water droplet becomes extremely large because the relative speeds of the outlet of the water droplet and the steam at the front stage blade differ greatly. That is, when the wetness is large and the diameter of water droplets in the steam is large, the eighth
As shown in the figure, the relative speed W 'of the blade outlet of the water droplet is smaller than the relative speed W of the blade outlet of the steam. Since the peripheral speed U is the same for both the water droplet and the steam, the absolute speed C' of the blade outlet of the water droplet is As shown in FIG. 7, the droplet flow collides with the nozzle back surface 4 and is collected, as shown in FIG. The water droplets collected on the back surface 4 of the nozzle also become coarse water droplets from the trailing edge 3 of the nozzle, are blown off, collide with the blades, and erode.

また、ノズル後縁3から吹きちぎられた粗大水滴は、
羽根に衝突することにより羽根の回転を妨げるため、タ
ービンの性能の低下を引き起す。
The coarse water droplets blown off from the nozzle trailing edge 3
The impact on the blades impedes the rotation of the blades, causing a reduction in turbine performance.

第9図は、上記粗大水滴によるエロージョンおよびタ
ービンの性能の低下を防止するようにしたノズル構造を
示す図であって、中空状に形成されたノズル1の腹面お
よび背面にスリット状の吸込開孔aが穿設されている。
また、中空状の各ノズル1は中空状のノズル内輪5およ
びノズル外輪6にそれぞれ連通されており、ノズル外輪
6に復水器の低圧部に通ずる配管が接続されている。
FIG. 9 is a view showing a nozzle structure for preventing the erosion and deterioration of the performance of the turbine due to the above-mentioned coarse water droplets, wherein a slit-shaped suction opening is formed on the ventral surface and the back surface of the hollow nozzle 1. a is drilled.
Each of the hollow nozzles 1 is communicated with a hollow nozzle inner ring 5 and a nozzle outer ring 6, respectively, and a pipe communicating with a low-pressure portion of the condenser is connected to the nozzle outer ring 6.

しかして、ノズル腹面2を伝わった水滴は腹側の吸込
開口aから、またノズル背面4を伝わった水滴は背側の
吸込開孔aから各々ノズル1の空所内に吸込まれ、ここ
からノズル外輪6を通り復水器等の低圧部へ排出され、
ノズル1の表面に伝わる水滴の除去が行なわれる。
Thus, water droplets transmitted through the abdominal surface 2 of the nozzle are sucked into the cavity of the nozzle 1 from the suction opening a on the abdominal side, and water droplets transmitted through the back surface 4 of the nozzle are sucked into the cavity of the nozzle 1 from the suction hole a on the back side. It is discharged to low pressure parts such as condenser through 6,
Removal of water droplets transmitted to the surface of the nozzle 1 is performed.

第10図は、ノズル部を模式化して示したものであっ
て、図中符号1,5,6は第9図と同一部位を模式化し、か
つ車軸に対して直角方向に見たもので、中空部および水
滴の排出経路をわかり易く示したものである。
FIG. 10 schematically shows the nozzle portion, and reference numerals 1, 5, and 6 in the figure schematically show the same parts as those in FIG. 9 and are seen in a direction perpendicular to the axle. It is a figure which shows the hollow part and the discharge path of a water droplet in an easy-to-understand manner.

ところで、第10図に示すように、ノズル部は組立・分
解が容易に行なえるように、上半と下半に分れるように
二分割されている。ノズル1はそれぞれ翼型をしてお
り、全周に多数設置されているが、第10図では下半2込
上半2込づつを示す。なお、図中ノズル部の上半部およ
び下半部の両者に位置するもので、下半部に位置するも
のにはサフィックスaを、また上半部に位置するものに
はサフィックスbを付ける。
By the way, as shown in FIG. 10, the nozzle portion is divided into two parts so as to be easily assembled and disassembled so as to be divided into an upper half and a lower half. Each of the nozzles 1 has an airfoil shape, and a large number of nozzles are installed all around the circumference. FIG. In the drawing, the suffix a is attached to the nozzle located at both the upper half and the lower half, and the suffix b is attached to the nozzle located at the upper half.

そこで、まず下半のノズル1aの吸込開孔aからノズル
内の中空室7a内に吸込まれた水滴は、その重力によって
貫通孔8aを経てノズル外輪6aの中空室9a内に流入する。
そして、上記ノズル外輪6aの中空室9aに流入した水滴は
外部排出孔10を経て復水器等の低圧部に排出される。
Therefore, first, the water droplet sucked into the hollow chamber 7a in the nozzle from the suction opening a of the lower nozzle 1a flows into the hollow chamber 9a of the nozzle outer ring 6a via the through hole 8a due to the gravity.
Then, water droplets flowing into the hollow chamber 9a of the nozzle outer ring 6a are discharged to a low-pressure portion such as a condenser through an external discharge hole 10.

一方、上半のノズル1bの吸込開孔aからノズル内の中
空室7b内に吸込まれた水滴は、その重力によって貫通孔
11bを通ってノズル内輪5bの中空室12b内に流入し、ノズ
ル内輪の上下半の分割面に設けられた内輪連結管13を経
て、ノズル内輪の下半中空室12aに流入する。そして、
下半のノズル1a内に設けられた内外輪連結路14を通って
外輪中空室9aに至り、外部排出孔10を通って低圧部に排
出される。
On the other hand, the water droplet sucked into the hollow chamber 7b in the nozzle from the suction opening a of the upper half nozzle 1b,
It flows into the hollow chamber 12b of the nozzle inner ring 5b through 11b, and flows into the lower half hollow chamber 12a of the nozzle inner ring via the inner ring connecting pipe 13 provided on the upper and lower half divided surfaces of the nozzle inner ring. And
Through the inner / outer ring connecting path 14 provided in the lower half nozzle 1a, it reaches the outer ring hollow chamber 9a, and is discharged to the low pressure portion through the outer discharge hole 10.

(発明が解決しようとする課題) ところが、近年では、昼夜間、平日休日、季節等の電
力需要の変動に応じた経済的な発電プラントの運転が要
求されるようになっており、蒸気タービンでも従来の低
圧運転に代えて変圧運転のものが採用されるようになっ
ている。したがって、上述のようなノズルに穿設された
吸込開孔の開口幅が固定している蒸気タービンで変圧運
転を行なう場合には、負荷状態によっては最適な水滴の
吸込みが行なわれないという問題がある。
(Problems to be Solved by the Invention) However, in recent years, it has been required to operate an economical power generation plant in accordance with fluctuations in power demand during the day, night, weekday holidays, seasons, and the like. Instead of the conventional low-pressure operation, a variable-pressure operation is adopted. Therefore, when performing a pressure-changing operation in a steam turbine in which the opening width of the suction opening formed in the nozzle as described above is fixed, there is a problem that optimal suction of water droplets is not performed depending on a load condition. is there.

すなわち、中空状のノズルの腹面および背面にスリッ
ト状の吸込開孔を穿設し、ノズル表面に付着した水滴を
捕集する場合、水滴および水滴と同時に随伴されて吸込
まれた蒸気(以下随伴蒸気という)は、前述の如き経路
を通って復水器等へ排出される。
That is, when a slit-shaped suction opening is formed on the abdominal surface and the back surface of a hollow nozzle to collect water droplets adhering to the nozzle surface, the water droplets and the vapor sucked together with the water droplets (hereinafter, the accompanying vapor) Is discharged to a condenser or the like through the above-described route.

第11図は、上記水滴および随伴上記の流路を構成する
各要素における力を説明する図であり、ノズルの中空室
7a,7bから復水器等へ至る経路の管路抵抗により、上記
ノズルの中空室7a,7bの圧力は復水器内等当の圧力より
高くなるが、この復水器等内の低圧によって、ノズル蒸
気通路部とノズル中空室との間に差圧が発生し、ノズル
表面の水滴および随伴蒸気を吸込むことが可能となる。
FIG. 11 is a diagram for explaining the force in each element constituting the water droplet and the accompanying flow path, and illustrates the hollow chamber of the nozzle.
Due to the pipe resistance of the path from 7a, 7b to the condenser, etc., the pressure in the hollow chambers 7a, 7b of the nozzle becomes higher than the corresponding pressure in the condenser, etc., but due to the low pressure in the condenser, etc. Thus, a pressure difference is generated between the nozzle vapor passage portion and the nozzle hollow chamber, so that water droplets and accompanying vapor on the nozzle surface can be sucked.

また、ノズル中空室から復水器等へ至る経路の流路面
積は、各ノズルに穿設されたスリット状の吸込開孔の開
口面積の合計よりも大きく設定されているため、ノズル
中空室7a,7bの圧力はノズル表面の圧力に殆ど影響され
ず、復水器等の圧力とノズル外輪6から復水器等へ至る
経路の管路抵抗により決定される。そして、復水器等の
圧力は蒸気タービンの負荷によっては殆ど変化しないの
で、ノズル中空室の圧力はほぼ一定に保たれる。
Further, since the flow passage area of the path from the nozzle hollow chamber to the condenser or the like is set to be larger than the total opening area of the slit-shaped suction openings formed in each nozzle, the nozzle hollow chamber 7a , 7b are hardly affected by the pressure on the nozzle surface and are determined by the pressure of the condenser and the like and the pipe resistance of the path from the nozzle outer ring 6 to the condenser and the like. Since the pressure of the condenser or the like hardly changes depending on the load of the steam turbine, the pressure of the nozzle hollow chamber is kept almost constant.

そこで、ノズル表面のノズル中空室内との差圧をΔP
とし、ノズル中空室内の圧力をPin、ノズル蒸気通路部
の圧力をPoutとすると、次の式が成り立つ。
Therefore, the pressure difference between the nozzle surface and the nozzle hollow chamber is ΔP
Assuming that the pressure in the nozzle hollow chamber is Pin and the pressure in the nozzle vapor passage is Pout, the following equation is established.

ΔP=Pout−Pin ……(1) ところが、前述の如くノズル中空室内の圧力Pinはほ
ぼ一定に保たれるので、ノズル蒸気通路部の圧力Poutが
一定ならば、ノズル表面とノズル中空室との差圧ΔPは
(1)式より一定に保たれる。
ΔP = Pout−Pin (1) However, as described above, the pressure Pin in the nozzle hollow chamber is kept almost constant, so that if the pressure Pout in the nozzle vapor passage is constant, the gap between the nozzle surface and the nozzle hollow chamber is kept constant. The differential pressure ΔP is kept constant according to the equation (1).

しかるに、変圧運転により蒸気条件が変化すると、以
下のような問題が生じる。
However, when the steam conditions change due to the variable pressure operation, the following problems occur.

すなわち、第12図は縦軸にエンタルピ、横軸にエント
ロピをとり、ノズルの蒸気通路部の蒸気条件を示したも
のであって、点E1、点E2がタービンの負荷を変化させた
場合のノズルの蒸気通路部の蒸気条件を表わしている。
今定格負荷時の条件を第12図に示す点E1の蒸気条件とし
て、タービンの負荷が小さくなると、ノズルの蒸気通路
部の蒸気条件は点E2となる。そして、ノズル蒸気通路部
の圧力Poutは小さくなりP2となる。しかして、(1)式
よりノズル中空室内外の差圧ΔPは小さくなる。
That is, FIG. 12 shows enthalpy on the vertical axis and entropy on the horizontal axis, and shows the steam conditions of the steam passage portion of the nozzle, where points E1 and E2 change the turbine load when the nozzle load is changed. Represents the steam conditions of the steam passage.
If the condition at the time of the rated load is the steam condition at the point E1 shown in FIG. 12, when the load on the turbine is reduced, the steam condition of the steam passage portion of the nozzle becomes the point E2. Then, the pressure Pout in the nozzle vapor passage becomes small and becomes P2. Thus, the differential pressure ΔP between the inside and outside of the nozzle hollow chamber becomes smaller than the equation (1).

したがって、十分な水滴の吸込みが行なわれず、水滴
の一部は吸込開孔aより吸込まれることなくノズル壁面
を伝わって後縁に到達し、この後縁で溜った水はそこか
ら粗大水滴となって吹きちぎられ、羽根に衝突し羽根の
エロージョンを発生する可能性がある。
Therefore, a sufficient amount of water droplets are not sucked in, and some of the water droplets reach the trailing edge along the nozzle wall without being sucked from the suction opening a, and the water accumulated at the trailing edge becomes coarse water droplets therefrom. And may be blown off, collide with the blade and cause erosion of the blade.

また、前述の如き水滴の排出構造においては、下半ノ
ズル1aの吸込開孔aから下半部に設けられている外部排
出孔10に至る通路と、上半ノズル1bの吸込開孔aから同
じ外部排出孔10に至る通路では、後者の方が通路が複雑
でより多くの圧力損失を受けるので、上半部のノズル内
に水滴を吸込む能力と下半部のノズル内に水滴を吸込む
能力とが異なり、上半の方が水滴の吸込み能力が劣る状
態になりやすい。したがって、上半でノズルに付着した
水滴の一部が、ノズル内に吸込まれずにノズル後縁から
振り切られて羽根に衝突し、エロージョンを生じたり、
性能を低下させたりする等の問題がある。
Further, in the water droplet discharging structure as described above, the passage from the suction opening a of the lower half nozzle 1a to the external discharge hole 10 provided in the lower half is the same as the passage from the suction opening a of the upper half nozzle 1b. In the passage leading to the external discharge hole 10, since the latter has a more complicated passage and receives more pressure loss, the ability to suck water drops into the upper half nozzle and the ability to suck water drops into the lower half nozzle are reduced. However, the upper half tends to be inferior in the ability to suck water drops. Therefore, some of the water droplets attached to the nozzle in the upper half are not sucked into the nozzle and are shaken off from the trailing edge of the nozzle and collide with the blade, causing erosion,
There are problems such as a decrease in performance.

本発明はこのような点に鑑み、上下半のノズルの水滴
吸込み能力をほぼ均等にするとともに、タービン負荷に
応じた吸込み能力を有するようにした蒸気タービンノズ
ル水滴除去装置を得ることを目的とする。
In view of the foregoing, it is an object of the present invention to obtain a steam turbine nozzle water droplet removing device that has substantially equalized water droplet suction capabilities of upper and lower nozzles and has a suction capability according to a turbine load. .

〔発明の構成〕[Configuration of the invention]

(課題を解決するための手段) 本発明は、ノズル内部にノズル内輪およびノズル外輪
に連通する中空室を形成し、ノズル表面にスリット状の
吸込開孔を穿設するとともに、上記ノズル内輪内、ノズ
ル外輪内およびノズル中空室内の少なくとも1つに、上
記吸込開孔を経てノズル内に流入した蒸気を冷却する冷
却装置を設けたことを特徴とするものである。
(Means for Solving the Problems) According to the present invention, a hollow chamber communicating with a nozzle inner ring and a nozzle outer ring is formed inside a nozzle, and a slit-shaped suction opening is formed on the nozzle surface. A cooling device is provided in at least one of the outer ring of the nozzle and the hollow chamber of the nozzle, for cooling the steam flowing into the nozzle through the suction opening.

(作 用) ノズル表面に穿設されたスリット状の吸込開孔からノ
ズル中空室内に水滴とともに流入した随伴蒸気は、冷却
装置によって冷却凝縮される。したがって、上記ノズル
中空室内の圧力が低下して、ノズル中空室内外差圧が大
きくなり、十分な水滴の吸込が行なわれ、水滴の羽根へ
の衝突によるエロージョンの発生およびタービンの性能
の低下が効果的に防止される。
(Operation) The accompanying steam that flows into the nozzle hollow chamber together with water droplets from the slit-shaped suction opening formed in the nozzle surface is cooled and condensed by the cooling device. Therefore, the pressure inside the nozzle hollow chamber is reduced, the pressure difference between the outside and the inside of the nozzle hollow chamber is increased, sufficient water droplets are sucked, and erosion due to the collision of the water droplets with the blades and the performance of the turbine are reduced. Is prevented.

また、冷却装置の設置によってノズル内輪中空室とノ
ズル外輪中空室内の圧力をほぼ同じにでき、管路抵抗の
差が無視できるようになり、ノズル内への水滴の吸込み
能力を上下半部とも均等とさせることもできる。
In addition, by installing a cooling device, the pressure in the nozzle inner ring hollow chamber and the nozzle outer ring hollow chamber can be made almost the same, the difference in pipe resistance can be ignored, and the suction capacity of water droplets into the nozzle is equalized in the upper and lower halves. It can also be made.

(実施例) 以下、第1図乃至第4図を参照して本発明の実施例に
ついて説明する。なお、図中第10図と同一部分について
は同一符号を付しその詳細な説明は省略する。
(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to FIGS. In the drawing, the same portions as those in FIG. 10 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

第1図において、中空状に形成されたノズル1a,1bの
中空室がノズル内輪5a,5bおよびノズル外輪6a,6b内に連
通されるとともに、上記各ノズル表面にスリット状の吸
込開孔aが形成されている点では従来のものと全く同一
である。
In FIG. 1, the hollow chambers of the nozzles 1a and 1b formed in a hollow shape are communicated with the nozzle inner rings 5a and 5b and the nozzle outer rings 6a and 6b, and a slit-shaped suction opening a is formed on each of the nozzle surfaces. It is exactly the same as the conventional one in that it is formed.

ところで、本実施例においては上半ノズル内輪12b内
および下半ノズル外輪6a内に冷却管15が配設されてい
る。
By the way, in the present embodiment, the cooling pipes 15 are arranged in the upper half nozzle inner ring 12b and the lower half nozzle outer ring 6a.

すなわち、上記冷却管15は、ノズル部の下半外部より
下半ノズル外輪6aの中空室9a内に入り、そこから上半ノ
ズル外輪6bの中空室9b内に上がり、さらに上記通路部を
横断し、上半ノズル内輪5bの中空室12b内に挿入されて
いる。そして、上記上半ノズル内輪5bの中空室12b内を
半周した冷却管は、同様の経路で下半ノズル外輪6aの中
空室9aに戻り、タービン外に出るように構成してある。
上記冷却管15には図示しないフィンが設けられており、
その冷却管15内には冷却水等の冷却媒体が流通せしめら
れている。
That is, the cooling pipe 15 enters the hollow chamber 9a of the lower half nozzle outer ring 6a from the lower half outside of the nozzle portion, rises into the hollow chamber 9b of the upper half nozzle outer ring 6b from there, and further traverses the passage portion. Are inserted into the hollow chamber 12b of the upper half nozzle inner ring 5b. Then, the cooling pipe, which has made a half circumference in the hollow chamber 12b of the upper half nozzle inner ring 5b, returns to the hollow chamber 9a of the lower half nozzle outer ring 6a through the same route and goes out of the turbine.
The cooling pipe 15 is provided with a fin (not shown),
A cooling medium such as cooling water is circulated in the cooling pipe 15.

しかして、上半部のノズル1bの吸込開孔aから吸込ま
れた水滴および随伴蒸気は、ノズル1b内の中空室7bを経
て上半ノズル内輪5bの中空室12bに入り、そこで上記随
伴蒸気が冷却管15内を流れる冷却媒体と熱交換して直ち
に凝縮される。そして、その凝縮水と水滴とは重力によ
って上半ノズル内輪5bの中空室12bの下方へ落下し、内
輪連絡管13を通って下半ノズル内輪中空室12aから内外
輪連結路14を経て下半ノズル外輪6aの中空室9aに入り、
下半部の水と合流して外部排出孔10から、通常ノズル外
輪と復水器上の間をしゃ断し溜った水滴のみを排出する
図示しないドレントラップ弁を介してタービン外に排出
される。
Thus, the water droplets and the accompanying steam sucked from the suction opening a of the upper half nozzle 1b enter the hollow chamber 12b of the upper half nozzle inner ring 5b through the hollow chamber 7b in the nozzle 1b, where the accompanying steam is It exchanges heat with the cooling medium flowing in the cooling pipe 15 and is immediately condensed. Then, the condensed water and the water drops fall below the hollow chamber 12b of the upper half nozzle inner ring 5b due to gravity, pass through the inner ring connecting pipe 13, and from the lower half nozzle inner ring hollow chamber 12a through the inner / outer ring connecting path 14 to the lower half. Enter the hollow chamber 9a of the nozzle outer ring 6a,
The water merges with the water in the lower half, and is discharged from the turbine through a drain trap valve (not shown) that normally shuts off the outer ring of the nozzle and the upper part of the condenser and discharges only accumulated water droplets.

また、下半部のノズル1aの吸込開孔aから吸込まれた
水滴および随伴蒸気は、ノズル1aの中空室7aを経て下半
ノズル外輪6aの中空室9aに入り、ここで上半部における
と同様に、随伴蒸気が冷却管15内の冷却媒体により冷却
凝縮され、水滴とともに外部排出孔10から排出される。
Further, water droplets and accompanying steam sucked from the suction opening a of the lower nozzle 1a enter the hollow chamber 9a of the lower half nozzle outer ring 6a through the hollow chamber 7a of the nozzle 1a, where the upper half is located. Similarly, the accompanying vapor is cooled and condensed by the cooling medium in the cooling pipe 15, and is discharged from the external discharge hole 10 together with water droplets.

このように水滴とともにノズル1a,1bの中空室7a,7bに
流入した随伴蒸気が、上半ノズル内輪5bおよび下半ノズ
ル外輪6a内で凝縮されるため、上半ノズル内輪5bの中空
室12bおよび下半ノズル外輪6aの中空室9aはともに真空
に近い圧力に保たれる。したがって、これらと連通して
いる各ノズルの中空室7a,7bも上記ノズル内輪およびノ
ズル外輪の中空室12b,9aと近い低圧に保たれ、ノズルの
中空室内外の差圧が大きくなり(第11図)、ノズル表面
に付着した水滴は効率よくノズル内部のに吸込まれる。
しかも、ノズル内輪中空室とノズル外輪中空室とがとも
に強制冷却されるため、上半部と下半部との間に圧力差
がなく、従来のような管路抵抗の影響が全くなくなり、
上半部および下半部に水滴の吸込み能力の違いが生ずる
ようなことがない。
As described above, the accompanying steam flowing into the hollow chambers 7a and 7b of the nozzles 1a and 1b together with the water droplets is condensed in the upper half nozzle inner ring 5b and the lower half nozzle outer ring 6a, so that the hollow chamber 12b of the upper half nozzle inner ring 5b and Both the hollow chambers 9a of the lower half nozzle outer ring 6a are maintained at a pressure close to a vacuum. Therefore, the hollow chambers 7a and 7b of the nozzles communicating with the nozzles are also kept at a low pressure close to the hollow chambers 12b and 9a of the nozzle inner ring and the nozzle outer ring, and the differential pressure between the hollow chamber and the nozzle inside increases. (Fig.), Water droplets attached to the nozzle surface are efficiently sucked into the nozzle.
Moreover, since both the nozzle inner ring hollow chamber and the nozzle outer ring hollow chamber are forcibly cooled, there is no pressure difference between the upper half and the lower half, and there is no influence of the conventional pipe resistance,
There is no difference between the upper and lower halves in the water suction capability.

さらに、凝縮した随伴蒸気はその体積を著しく減ずる
ので、内輪連絡管13や内外輪連結路14は水を通過させる
に足る面積が確保できればよく、直径の小さなノズルに
対しても本機構が採用可能であり、設計の自由度が大き
くなる。
In addition, the volume of condensed associated steam is significantly reduced, so that the inner ring connecting pipe 13 and the inner and outer ring connecting path 14 only need to secure enough area to allow water to pass, and this mechanism can be used for nozzles with small diameters This increases the degree of freedom in design.

なお、上記実施例においては上下に1本の冷却管を挿
通したものを示したが、上下別々の冷却管としてもよ
い。
In the above embodiment, one cooling pipe is inserted vertically and one cooling pipe is inserted. However, separate cooling pipes may be used.

第2図は本発明の他の実施例を示す図であり、各ノズ
ルの中空室内にも冷却管が挿通されている。
FIG. 2 is a view showing another embodiment of the present invention, in which a cooling pipe is also inserted into the hollow chamber of each nozzle.

すなわち、上半ノズル外輪6bの中空室9b内および上半
ノズル内輪5bの中空室12b内にそれぞれ周方向に延びる
冷却管15bが配設され、内外の冷却管15bがノズル1b内を
貫通する冷却管15b1によって連絡されている。また、下
半ノズル外輪6aの中空室9a内および下半ノズル内輪5aの
中空室12a内に設けられた冷却管15aも、ノズル1a内を貫
通する冷却管15a1によって連絡されている。
That is, cooling pipes 15b extending in the circumferential direction are provided in the hollow chamber 9b of the upper half nozzle outer ring 6b and the hollow chamber 12b of the upper half nozzle inner ring 5b, respectively, and the cooling pipes 15b in the inside and outside penetrate through the nozzle 1b. It is communicated by tube 15b1. Further, cooling pipes 15a provided in the hollow chamber 9a of the lower half nozzle outer ring 6a and the hollow chamber 12a of the lower half nozzle inner ring 5a are also connected by a cooling pipe 15a1 penetrating through the nozzle 1a.

しかして、上半部のノズル1bの吸込開孔aから中空室
7b内へ流入した随伴蒸気は冷却管15b1に触れて直ちに凝
縮し、上半ノズル内輪中空室12b、内輪連絡管13、下半
ノズル内輪中空室12a、内外輪連結路14を経て下半ノズ
ル外輪中空室9aに入り、下半部の水と合流して外部排出
孔10から排出される。
Then, the hollow chamber is opened from the suction opening a of the upper half nozzle 1b.
The accompanying steam that has flowed into 7b touches the cooling pipe 15b1 and immediately condenses, passes through the upper half nozzle inner ring hollow chamber 12b, the inner ring connecting pipe 13, the lower half nozzle inner ring hollow chamber 12a, and the inner and outer ring connecting path 14 to form the lower half nozzle outer ring. The water enters the hollow chamber 9a, merges with the water in the lower half, and is discharged from the external discharge hole 10.

また、下半部のノズル1aの吸込開孔aから吸込まれた
随伴蒸気も、上半部におけると同様に冷却管15a1によっ
て冷却されて水となり、下半ノズル外輪中空室9aを通っ
て外部排出孔10から排出される。
Also, the associated steam sucked from the suction opening a of the nozzle 1a in the lower half is cooled by the cooling pipe 15a1 to become water as in the upper half, and is discharged to the outside through the hollow outer chamber 9a of the lower nozzle outer ring. It is discharged from the hole 10.

このようにして、各ノズルの中空室がそれぞれ真空に
近い圧力に保たれ、ノズル位置に関係なく水滴の吸込み
能力は均一となる。
In this way, the pressure in the hollow chamber of each nozzle is kept close to a vacuum, and the suction capability of water droplets becomes uniform regardless of the nozzle position.

なお、この場合上半部と下半部で独立した冷却管を設
けたものを示したが、上半部と下半部の冷却管が互いに
連絡されたものとしてもよい。
In this case, the independent cooling pipes are provided in the upper half and the lower half. However, the cooling pipes in the upper half and the lower half may be connected to each other.

また、第3図は本発明のさらに他の実施例を示す図で
あって、冷却管15の代りにスプレイ管16が設けられてい
る。すなわち、上半ノズル内輪5bの中空室12b内にはス
プレイ管16bが周方向に延設され、下半ノズル外輪6aの
中空室9a内にはスプレイ管16aが周方向に延設されてい
る。
FIG. 3 is a view showing still another embodiment of the present invention, in which a spray pipe 16 is provided instead of the cooling pipe 15. That is, the spray pipe 16b extends in the circumferential direction in the hollow chamber 12b of the upper half nozzle inner ring 5b, and the spray pipe 16a extends in the hollow direction in the hollow chamber 9a of the lower half nozzle outer ring 6a.

しかして、各ノズル1a,1b内に吸入された随伴蒸気
は、それぞれスプレイ管16a,16bから噴出された冷却媒
体によって冷却凝縮され、前記両実施例と同様な作用効
果を奏する。
Thus, the associated vapor sucked into each of the nozzles 1a and 1b is cooled and condensed by the cooling medium ejected from the spray pipes 16a and 16b, respectively, and has the same operation and effect as those of the above-described embodiments.

第4図は本発明のさらに他の実施例を示す図である。 FIG. 4 is a view showing still another embodiment of the present invention.

本実施例においては、ノズル蒸気通路部に蒸気通路部
圧力計18と湿り度計19が設けられ、ノズル1の中空室7
内にはノズル内部圧力計20が設けられている。また冷却
管15の入口部には冷却水の流量を調整する調整弁21が設
けられており、調整弁21にはこれを作動させるコントロ
ーラ22が設けられている。上記蒸気通路部圧力計18、湿
り度計19、ノズル内部圧力計20およびコントローラ22は
それぞれ演算器23に電気的に接続されている。
In the present embodiment, a steam passage section pressure gauge 18 and a wetness meter 19 are provided in the nozzle steam passage section.
Inside, a nozzle internal pressure gauge 20 is provided. An adjusting valve 21 for adjusting the flow rate of the cooling water is provided at the inlet of the cooling pipe 15, and the adjusting valve 21 is provided with a controller 22 for operating the adjusting valve. The steam passage pressure gauge 18, the wetness gauge 19, the nozzle internal pressure gauge 20 and the controller 22 are each electrically connected to a computing unit 23.

しかして、蒸気通路部圧力計18、湿り度計19、ノズル
内部圧力計20によって計測された蒸気通路部圧力Pout、
蒸気通路部湿り度、およびノズル内部厚路Pinの信号が
演算器23に送られる。そして演算器23ではまず蒸気通路
部湿り度が零であるかが判定される。
Thus, the steam passage section pressure gauge 18, the wetness meter 19, the steam passage section pressure Pout measured by the nozzle internal pressure gauge 20,
The signal of the steam path wetness and the signal of the nozzle internal thick path Pin are sent to the arithmetic unit 23. Then, the arithmetic unit 23 first determines whether or not the wetness of the steam passage is zero.

そこで、タービンが第5図に示す点E2の如き蒸気条件
で運転されており、蒸気通路部湿り度が零であれば、水
滴を吸込む必要がないので、コントローラ22に調整弁21
を全閉にする信号が送られる。しかして、ノズル中空室
の内外の差圧ΔPが零となり、随伴蒸気のノズル内への
吸込みが阻止される。
Therefore, if the turbine is operated under steam conditions such as point E2 shown in FIG. 5 and the wetness of the steam passage is zero, it is not necessary to suck in water droplets.
Is sent to fully close the. Thus, the pressure difference ΔP between the inside and the outside of the nozzle hollow chamber becomes zero, and the suction of the accompanying steam into the nozzle is prevented.

一方、蒸気通路部湿り度が零でなければ、蒸気通路部
圧力計18、およびノズル内部圧力計20の信号によりノズ
ル中空室の内外差圧ΔPが(1)式により算出される。
そして、上記差圧ΔPが小さければ、ノズル中空室7の
圧力Pinを下げてノズル中空室内外差圧ΔPを大きくす
るために、コントローラ22に調整弁21の開度を大きくす
る信号が送られ、調整弁21の開度が大きくされる。した
がって、冷却管15に送給される冷却媒体の量が多くさ
れ、随伴蒸気の冷却凝縮が促進される。
On the other hand, if the wetness of the steam passage is not zero, the pressure difference ΔP between the inside and outside of the nozzle hollow chamber is calculated by the equation (1) based on the signals of the steam passage pressure gauge 18 and the nozzle internal pressure gauge 20.
If the differential pressure ΔP is small, a signal for increasing the opening degree of the regulating valve 21 is sent to the controller 22 in order to reduce the pressure Pin of the nozzle hollow chamber 7 and increase the differential pressure ΔP outside and inside the nozzle hollow chamber, The opening of the regulating valve 21 is increased. Therefore, the amount of the cooling medium supplied to the cooling pipe 15 is increased, and the cooling and condensation of the accompanying steam is promoted.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、本発明においてはノズル内部に
ノズル内輪およびノズル外輪に連通する中空室を形成
し、ノズル表面にスリット状の吸込開孔を穿設するとと
もに、上記ノズル内輪内、ノズル外輪内およびノズル中
空室内の少なくとも一つに、上記吸込開孔を経てノズル
内に流入した蒸気を冷却する冷却装置を設けたので、上
記蒸気の冷却凝縮によってノズル中空室内外差圧を十分
確保することができ、水滴の吸込み能力の向上を果すこ
とができる。また、ノズル部の上半部および下半部にお
ける吸込み能力も互いに等しくすることができ、ノズル
表面を流れる水滴の飛散による羽根のエロージョンおよ
びタービン性能の低下を防止することができる。さら
に、湿り度に応じて吸込み量を調整するようにすること
もでき、これによって随伴蒸気を多量に吸込むことがな
いようにすることができタービンの性能向上を図ること
もできる。
As described above, in the present invention, a hollow chamber communicating with the nozzle inner ring and the nozzle outer ring is formed inside the nozzle, a slit-shaped suction opening is formed in the nozzle surface, and the nozzle inner ring and the nozzle outer ring are formed. In addition, since at least one of the nozzle hollow chambers is provided with a cooling device for cooling the steam flowing into the nozzle through the suction opening, it is possible to sufficiently secure a differential pressure between the outside and the nozzle hollow chamber by cooling and condensing the steam. It is possible to improve the ability to suck water droplets. In addition, the suction capacity in the upper half and the lower half of the nozzle portion can be made equal to each other, so that erosion of the blades and deterioration of turbine performance due to scattering of water droplets flowing on the nozzle surface can be prevented. Furthermore, the amount of suction can be adjusted according to the degree of wetness, thereby preventing a large amount of accompanying steam from being sucked and improving the performance of the turbine.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の水滴除去装置の概略構成図、第2図乃
至第4図はそれぞれ本発明の他の実施例を示す図、第5
図はノズルの蒸気通路部の蒸気条件の変化による湿り域
の変化説明図、第6図および第7図は従来のノズルにお
ける粗大水滴の生成を示す図、第8図は前後の羽根出口
の速度関係を示す図、第9図は従来の蒸気タービンの水
滴除去装置を示す縦断側面部分図、第10図は従来の水滴
除去装置の概略構成図、第11図はノズル表面のスリット
状の吸込開孔より吸込まれた水滴および随伴蒸気が復水
器に排出されるまでの経路における圧力を示す図、第12
図はノズル蒸気通路部の蒸気条件を示す図である。 1,1a,1b……ノズル、5……ノズル内輪、5a……下半ノ
ズル内輪、5b……上半ノズル内輪、6……ノズル外輪、
6a……下半ノズル外輪、6b……上半ノズル外輪、7,7a,7
b……ノズル中空室、9a……下半ノズル外輪の中空室、9
b……上半ノズル外輪の中空室、10……外部排出孔、12a
……下半ノズル内輪の中空室、12b……上半ノズル内輪
の中空室、13……内輪連絡管、14……内外輪連結管、1
5,15a,15b……冷却管、16a,16b……スプレイ管、21……
調整弁、a……吸込開孔。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a water droplet removing device of the present invention, FIGS. 2 to 4 are diagrams showing another embodiment of the present invention, and FIG.
FIGS. 6A and 6B are diagrams for explaining a change in a wet area due to a change in steam conditions in a steam passage portion of a nozzle, FIGS. 6A and 6B are diagrams showing generation of coarse water droplets in a conventional nozzle, and FIGS. FIG. 9 is a longitudinal sectional side view showing a conventional water droplet removing device of a steam turbine, FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a conventional water droplet removing device, and FIG. 11 is a slit-shaped suction opening on a nozzle surface. FIG. 12 is a diagram showing a pressure in a path until water droplets and accompanying steam sucked from a hole are discharged to a condenser,
The figure shows the steam conditions in the nozzle steam passage. 1, 1a, 1b ... Nozzle, 5 ... Nozzle inner ring, 5a ... Lower half nozzle inner ring, 5b ... Upper nozzle inner ring, 6 ... Nozzle outer ring,
6a …… Lower nozzle outer ring, 6b …… Upper nozzle outer ring, 7,7a, 7
b… Nozzle hollow chamber, 9a …… Lower half nozzle outer ring hollow chamber, 9
b: Hollow chamber of upper half nozzle outer ring, 10: External discharge hole, 12a
…… Hollow chamber of inner ring of lower half nozzle, 12b …… Hollow chamber of inner ring of upper half nozzle, 13… Inner ring connecting pipe, 14… Inner / outer ring connecting pipe, 1
5,15a, 15b …… Cooling pipe, 16a, 16b …… Spray pipe, 21…
Adjusting valve, a ... Suction opening.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】ノズル内部にノズル内輪およびノズル外輪
に連通する中空室を形成し、ノズル表面にスリット状の
吸込開孔を穿設するとともに、上記ノズル内輪内、ノズ
ル外輪内およびノズル中空室内の少なくとも1つに、上
記吸込開孔を経てノズル内に流入した蒸気を冷却する冷
却装置を設けたことを特徴とする、蒸気タービンノズル
の水滴除去装置。
1. A hollow chamber communicating with a nozzle inner ring and a nozzle outer ring is formed inside a nozzle, and a slit-shaped suction opening is formed in the nozzle surface, and the nozzle inner ring, the nozzle outer ring, and the nozzle hollow chamber are formed. A device for removing water droplets from a steam turbine nozzle, wherein at least one of the cooling devices is provided for cooling steam flowing into the nozzle through the suction opening.
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