JP3654004B2 - 軸流排気タービンの排気ケーシング - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、横軸型のタービン車室に連ねてその低圧段側から軸流方向に引出した軸流排気タービンの排気ケーシングの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
まず、頭記した横軸型の軸流排気タービンの概要構成，およびその排気ケーシング周辺部の従来構造を図２，図３に示す。各図において、１はタービンロータ、２は高圧段部の翼列、３は低圧段部の翼列、４はタービン車室、５はタービン車室４の低圧段側から軸流方向に引き出した排気ケーシング、６は主蒸気加減弁、７はタービン車室４を貫通したロータ車軸１ａを支える前部軸受、８は排気ケーシングの内方に配置してロータ車軸１ａの後端を支える後部軸受（ジャーナル軸受）、９は後部軸受の支柱、１０は後部軸受９の内側に設置したグランドパッキン部（ラビリンスパッキン）であり、翼列を通過した主蒸気は排気ケーシング５の開放端から後段の復水器に向けて矢印Ｐの方向に流れる。なお、図示例では後部軸受８を包囲した軸受カバー１１を備えている。
【０００３】
ここで、排気ケーシング５は鋼材で作られた上下二分割構造の円筒形シェルとしてなり、鋳造，あるいは溶接構造になる上部シェル５ａと下部シェル５ｂとを上下に突き合わせ、その水平分割面が上部シェル，下部シェルにそれぞれ形成した水平継手フランジ部を重ね合わせてボルト締結されている。さらに、下部シェル５ｂは支柱９を介して後部軸受８を支持するようにしている。
【０００４】
また、排気ケーシング５は、前記の重量荷重に耐える機械的な強度に加えて、タービン運転時の振動を抑える剛性を確保するように設計するものとし、従来の排気ケーシングでは、上部シェル５ａと下部シェル５ｂとを一体に連結，結合した組立状態でタービン構造物として排気ケーシングに要求される強度，剛性が得られるようにし、かつ製作し易さも考慮して上部シェル５ａと下部シェル５ｂを同じ肉厚の鋼材を使用して上下対称形に設計，製作している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上下二分割構造になる排気ケーシング５に加わる荷重について考察すると、基礎側に据付ける下部シェル５ｂ，およびその水平継手フランジにはその上に載置する上部シェル５ａ，および後部軸受８を介してロータの荷重が加わることから、高い強度，剛性を確保するように肉厚の厚い鋼材で製作する必要がある。
【０００６】
これに対して、下部シェル５ｂで先記した所要の強度，剛性が確保できれば、上部シェル５ａ，およびその水平継手フランジは上部シェル自身の自重，および排気蒸気通路の真空圧に耐える強度を確保すればよく、従来構造のように上部シェル５ａを下部シェル５ｂと同じ肉厚の鋼材で構成することは排気ケーシング５の重量，材料費が増加するのみならず、下部シェル５ａを介して据付基礎に加わる荷重も増大することから基礎の所要強度も大きくなる。
【０００７】
しかも、排気ケーシングの上部シェルの重量が重くなると、メンテナンス時にケーシングの吊り上げるクレーンの容量が大きくなる。特に屋外設置のタービン設備ではモービルクレーンを使用することが多いので、ケーシング重量が増すと不利である。
この発明は上記の点にかんがみなされたものであり、その目的は前記課題を解決し、排気ケーシングの重量，据付け荷重，および材料費の低減化が図れるように改良した軸流排気タービンの排気ケーシングを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明によれば、横軸型のタービン車室に連ねてその低圧段側から軸流方向に引出した排気ケーシングが上下二つ割り構造のシェルとしてなり、基礎に据付けた下部シェルが支柱を介してロータの後部軸受を支持するとともに、下部シェルの上に上部シェルを載置して両者間の分割面を水平継手フランジで結合したものにおいて、
前記下部シェル，およびその水平継手フランジの鋼材を所要の強度，剛性が得られるように肉厚の厚い鋼材で構成するとともに、上部シェル，およびその水平継手フランジを、下部シェル，およびその水平継手フランジよりも肉厚の薄い鋼材で構成するものとする。
【０００９】
上記の構成では、タービン構造物として排気ケーシングに要求される強度，剛性は下部シェルで確保され、上部シェルは単に排気通路のカバーとしての役目を果たす。そして、上部シェルを下部シェルよりも肉厚の薄い鋼材で構成することで上部シェルが軽量となるとともに、下部シェルを介して基礎面に加わる重量荷重も低減する。なお、排気ケーシングに加わる荷重，材料の許容応力，安全率を総合的に勘案して、上部シェルを構成する鋼材の厚さは下部シェルと比べて略半分でよいことが確認されている。
【００１０】
また、タービンのメンテナンス（内部点検など）時に上部シェルを取り外す場合でも、上部シェルが軽量であることでその分解，移動などの取扱い作業が楽に行える。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図１(a),(b) に示す実施例に基づいて説明する。なお、実施例の図中で図３に対応する同一部材には同じ符号を付してその説明を省略する。
図示実施例は基本的に図３に示した従来構造と同一であるが、排気ケーシング５の下部シェル５ｂ，およびその水平継手フランジ５ｂ-1は所要の強度と耐振剛性を確保するように肉厚の厚い鋼材（肉厚ｄ1)で構成されているのに対し、上部シェル５ａ，およびその水平継手フランジ５ａ-1は、上部シェル自身の重量，および排気蒸気通路の真空圧に耐える強度を確保するように、下部シェル５ｂ，およびその水平継手フランジ５ｂ-1と比べてその肉厚が略半分である薄肉鋼材 (肉厚ｄ2)で製作されている。なお、１２は排気ケーシング５を据付ける基礎（ピット）であり、下部シェル５ｂから左右両サイドに張り出し形成した支持台部５ｂ-2を基礎１２の上に載置して排気ケーシング５を据付け固定している。
【００１２】
なお、図示例では、後部軸受８についてもロータ荷重の加わる下半部の軸受台８ａを肉厚の厚い鋼材で作り、軸受台８ａの上面を覆う上半部の軸受カバー８ｂを肉厚の薄い鋼板製としている。
【００１３】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明の構成によれば、上下二分割構造になる排気ケーシングの下部シェル，およびその水平継手フランジの鋼材を所要の強度，剛性に合わせて厚肉の鋼材で構成するとともに、上部シェル，およびその水平継手フランジを、下部シェル，およびその水平継手フランジよりも肉厚の薄い鋼材で構成したことにより、従来構造の排気ケーシングと比べて次記の効果を奏する。
【００１４】
(1) 排気ケーシングの重量，鋼材の材料費が低減するとともに、上部シェルの重量が軽量になった分だけ下部シェル，および据付け基礎に加わる荷重も減少する。
(2) タービンの内部点検を行うメンテナンス時に上部シェルを取り外す場合でも、上部シェルが軽量になった分だけクレーンの容量軽減，および分解，移動の取り扱い作業が楽に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例の構成図であり、(a),(b) はそれぞれ排気ケーシング周辺部の縦断側面図，および縦断正面図
【図２】軸流排気タービンを全体構成を表した模式図
【図３】図２における排気ケーシング周辺部の従来構造を表す縦断側面図
【符号の説明】
１ タービンロータ
１ａ ロータ軸
４ タービン車室
５ 排気ケーシング
５ａ 上部シェル
５ｂ 下部シェル
５ａ-1 上部シェルの水平継手フランジ
５ｂ-1 下部シェルの水平継手フランジ
８ 後部軸受
９ 支柱
１２ 据付け基礎
ｄ1 下部シェルの肉厚
ｄ2 上部シェルの肉厚

Claims (1)

1. 横軸型のタービン車室に連ねてその低圧段側から軸流方向に引出した軸流排気タービンの排気ケーシングであり、該ケーシングが上下二つ割り構造のシェルとしてなり、基礎に据付けた下部シェルが支柱を介してロータの後部軸受を支持し、かつ下部シェルの上に上部シェルを載置して両者間の分割面を水平フランジ継手で結合したものにおいて、下部シェル，およびその水平継手フランジを所要の強度，剛性が得られるように肉厚の厚い鋼材で構成するとともに、上部シェル，およびその水平継手フランジを、下部シェル，およびその水平継手フランジよりも肉厚の薄い鋼材で構成したことを特徴とする軸流排気タービンの排気ケーシング。

Images