JP4004680B2

JP4004680B2 - 蒸気タービン設備

Info

Publication number: JP4004680B2
Application number: JP09227099A
Authority: JP
Inventors: 一宏和田; 真也藤塚; 研一奧野
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1999-03-31
Filing date: 1999-03-31
Publication date: 2007-11-07
Anticipated expiration: 2019-03-31
Also published as: JP2000282807A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発電プラント等で使用される蒸気タービン設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
火力発電プラントの蒸気条件の高温・高圧化は、その効率向上に寄与する非常に重要かつ基本的な要因である。1960年代後半に24.1MPa、538/566℃の一段再熱の蒸気条件がわが国の事業用火力タービンの標準的なものとして確立されてからは、最近に至るまで画期的な進展はみられていなかった。しかし、オイルショック以来、省エネルギー化が強力に推進され、その後の地球温暖化問題に対する急速な関心の高まりから火力発電プラントの高効率化が押し進められている。
【０００３】
発電効率を上げるためには、蒸気タービンの蒸気温度を上げるのが最も有効である。従来の蒸気タービン設備の蒸気条件は600℃級以下の蒸気温度であり、さらなる高温化を従来の材料のままで行うことは困難である。現在、600℃級以上の蒸気温度を持つ蒸気タービン設備には、オーステナイト系材料を使用することになるが、このオーステナイト系材料は、高価であり大型のものを製作することが困難とされている。
【０００４】
そこで、650℃以上の蒸気を使用する超々高圧高温タービン（ＳＰタービン）を従来の蒸気タービン設備に加えた蒸気タービン設備が考えられている。これは、ＳＰタービンにのみオーステナイト系材料を用いて650℃以上の蒸気を使用し、他の蒸気タービンは従来から使用されている材料を用いて650℃以下の蒸気温度で運転するものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、蒸気タービンのケーシング容積が増大しかつ使用条件も高温化するなか、ロータシャフトの長さおよびシャフト径はますます大型化する傾向にあり、これに伴ってタービンの起動時および低負荷時におけるタービンケーシングとロータの相対的な熱膨張による伸び差が無視できないほど大きくなってきている。特に、ＳＰタービンを従来の蒸気タービン設備に加えた蒸気タービン設備では、熱膨張による伸び差が無視できないほど大きくなることが考えられる。
【０００６】
タービンケーシングとロータの相対的な熱膨張による伸び差を減少するものとして、特公昭55-14888号公報に示されるものがある。これは、低圧車室スプレー装置によりシャフトシールを冷却することで伸び差を減少させるものであるが、高圧、中圧における伸び差を減少するものは実用化されていない。
【０００７】
一般に、材料は温度が上昇すると熱膨張によって伸びる。特に、蒸気タービンのような使用温度範囲が広く全長が長い場合は熱膨張による伸びは大きい。ロータとケーシングとの間の熱伝達、あるいは熱伝導の違い、材料の違いなどに基づく熱膨張差により伸び差はロータとケーシングの間に発生する。
【０００８】
図１０は、ＳＰタービンを従来の蒸気タービン設備に加えた蒸気タービン設備の構成図である。ＳＰタービン１ａ、１ｂは、従来のタービン設備である超高圧タービン（ＶＨＰタービン）２、高圧タービン（ＨＰタービン）３、中圧タービン（ＩＰタービン）４ａ、４ｂ、低圧タービン（ＬＰタービン）５ａ、５ｂのうちのＶＨＰタービン２に連結されている。
【０００９】
ＳＰタービン１ａ、１ｂはＳＰケーシング６、ＶＨＰタービン２及びＨＰタービン３はＶＨＰ−ＨＰケーシング７、ＩＰタービン４ａ、４ｂはＩＰケーシング８、ＬＰタービン５ａはＬＰ−Ａケーシング９ａ、ＬＰタービン５ｂはＬＰ−Ｂケーシング９ｂに収納されている。そして、ＳＰタービン１のＳＰロータ１０はＶＨＰタービン２及びＨＰタービン３のＶＨＰ−ＨＰロータ１１と連結され、以下同様に、ＶＨＰ−ＨＰロータ１１はＩＰロータ１２に、ＩＰロータ１２はＬＰ−Ａロータ１３ａに、ＬＰ−Ａロータ１３ａはＬＰ−Ｂロータ１３ｂにそれぞれ連結されている。そして、これらロータは第１軸受台１４、第２軸受台１５、第３軸受台１６、第４軸受台１７の軸受で保持される。第３軸受台１６にはスラスト軸受１８が設けられている。
【００１０】
また、ＳＰロータ１０の伸び差を計測するＳＰ伸び差計２４がＳＰロータ１０の先端部に設けられ、ＬＰロータ１３の伸び差を計測するＬＰ伸び差計２５がＬＰロータ１３に設けられている。
【００１１】
次に、これらロータとケーシングとの間の軸方向の伸び差について説明する。ＬＰ−Ａケーシング９ａおよびＬＰ−Ｂケーシング９ｂは重量が重いため、ＬＰ−Ａ固定点Ａ、ＬＰ−Ｂ固定点Ｂによって基礎に固定されている。ＬＰ−Ａケーシング９ａ、ＩＰケーシング８、ＶＨＰ−ＨＰケーシング７、ＳＰケーシング６は繋がっているので、温度上昇とともにＬＰ−Ａ固定点Ａから左へケーシングが伸びる。一方、ロータは第３軸受台１６にあるスラスト軸受１８を起点として、右側にＩＰロータ１２、ＬＰ−Ａロータ１３ａ、ＬＰ−Ｂロータ１３ｂが伸び、左側にＶＨＰ−ＨＰロータ１１、ＳＰロータ１０が伸びる。
【００１２】
図１１は、図１０におけるタービン設備の伸び差及び軸方向間隙の説明図である。縦軸は伸び差、横軸はロータの軸位置である。また、ＲＬはロータがケーシングより伸びが大きい場合の最大伸び差（ロータロング）、ＲＳはロータの伸びがケーシングより小さい場合の最大伸び差（ロータショート）、ＳＳは定常連続運転時の伸び差（伸び差定格定常値）である。図１１に示すように、ロータロングＲＬ、ロータショートＲＳ、定格定常値ＳＳは共に、スラスト軸受１８の位置Ｘ０を起点として、左右方向に拡大する特性を有している。
【００１３】
ここで、各ロータ軸位置での間隙設定値は、その部位でのロータロングＲＬ及びロータショートＲＳに対して余裕をもって設定される。例えば、ロータ軸位置Ｘ１での間隙設定値は、ロータ軸位置Ｘ１でのロータロングＲＬの値Ａ１及びロータショートＲＳの値Ａ２に、安全上の観点からマージンＢ１、Ｂ２をそれぞれ加算したＣＬ１、ＣＬ２と決められる。
【００１４】
蒸気タービンにおいて伸び差が及ぼす影響は非常に大きい。例えば、回転部と静止部との隙間から蒸気が漏れることを防ぐラビリンスパッキン（軸封装置）や、回転部と静止部との間隙部に多大の影響を及ぼす。
【００１５】
図１２は、ＳＰタービン１の概略構成図である。ＳＰタービン１では、ＳＰケーシング６とＳＰロータ１０との間やノズル１９とＳＰロータ１０との間に、ラビリンスパッキンが設けられるが、伸び差は、このラビリンスパッキンに影響を与え、また、ノズル１９や羽根２０が設けられた部位での静止部と回転部との間隙部に影響を与える。
【００１６】
図１３に示すように、ＳＰケーシング６とＳＰロータ１０との間は、ラビリンスパッキンと呼ばれるパッキンリング２１を用いたシール方法で、高温高圧の蒸気が回転部と静止部との隙間からの漏れを防いでいる。パッキンリング２１には静止部側フィン２２が設けられ、ＳＰロータ１０にはロータ側フィン２３が設けられている。このシール方法の考え方は、蒸気を迷路のような通路を通すことで漏れ蒸気の速度を殺し、漏れ蒸気流量を減らす。
【００１７】
伸び差が大きくなると、図１４に示すようにロータ側フィン２３と静止部側フィン２２が接触しないように、フィン間隙ｘ１、ｘ２を調整し、溝幅ｘを拡げなくてはならない。溝幅ｘを広げると蒸気の通路が迷路から直線に近くなるので、蒸気速度は下がらなくなり多くの蒸気が漏れる。漏れを少なくするためにパッキンリング２１を増やすと、ＳＰロータ１０、ＳＰケーシング６の長さは長くなるだけでなり、伸び差はさらに大きくなりコストも増大する。
【００１８】
図１５はノズル１９や羽根２０が設けられた部位での静止部と回転部との間隙部の説明図である。各々の部位での回転部と静止部の間隙ＣＬは、前述したように、ロータロングＲＬまたはロータショートＲＳにマージンＢ１、Ｂ２を考慮して決定する。伸び差が大きいと、安全性や信頼性の観点から間隙ＣＬを大きくとる。そうすると、漏れる蒸気量が多くなるので、蒸気タービンの性能低下の大きな原因となる。
【００１９】
例えば、図１１に示すＳＰタービン１を追加した蒸気タービン設備は、従来型の蒸気タービン設備に比べてＳＰタービン１分だけ全長が長くなる。従って、従来型の蒸気タービン設備の伸び差に、ＳＰタービン１の伸び差が加えられることになるので、伸び差はさらに大きくなる。ＳＰタービン１はオーステナイト系材料で製作されることになるが、オーステナイト系材料は熱膨張による伸びが大きい上に使用温度も高いので、ＳＰロータ１０とＳＰケーシング６との間の伸び差は従来の蒸気タービン設備のものより大きくなる。
【００２０】
ＳＰタービン１は非常に高い圧力の蒸気を使用するため、伸び差が大きくなることはそれだけ間隙を拡げなければならず、そうすると、多くの蒸気が仕事をすることなく逃げることになるので、大きな性能低下につながる。
【００２１】
本発明の目的は、回転部と静止部との伸び差を吸収できる蒸気タービン設備を得ることである。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係わる蒸気タービン設備は、蒸気温度が650℃以上で駆動される超々高圧高温タービンと、蒸気温度が650℃以下で駆動される超高圧タービン、高圧タービン、中圧タービン、低圧タービンと、前記超高圧タービンの抽気を再熱し前記超々高圧高温タービンに蒸気温度が650℃以上で供給する第１段再熱器と、高圧タービンの抽気を再熱し前記中圧タービンに蒸気温度が650℃以下で供給する第２段再熱器とを備え、前記超々高圧高温タービンは、ノズル、羽根、ロータの材料にＮｉを35％以上含むＮｉ基合金鋼を使用した蒸気タービン設備において、前記超々高温高圧タービンと前記超高圧タービンとの間に、回転部と静止部との伸び差を減少させる伸び差低減装置を設けたことを特徴とする。
【００２５】
請求項１の発明に係わる蒸気タービン設備では、ボイラ過熱器や第１段再熱器で得られた蒸気温度が650℃以上の蒸気で駆動される超々高温高圧タービンと蒸気温度が650℃以下で駆動される超高圧タービンとの間に設けられた伸び差低減装置により、回転部と静止部との伸び差を減少させる。
【００２６】
請求項２の発明に係わる蒸気タービン設備は、請求項１の発明において、前記超々高圧高温タービン、超高圧タービン、高圧タービン、中圧タービン、低圧タービンは、一軸で構成されたタンデムコンパウンド型、または前記超々高圧高温タービン、超高圧タービン、高圧タービン、中圧タービンを一軸で構成すると共に前記低圧タービンを別の一軸で構成したクロスコンパウンド型としたことを特徴とする。
【００２７】
請求項２の発明に係わる蒸気タービン設備では、請求項１の発明の作用に加え、タンデムコンパウンド型またはクロスコンバウンド型の超々高温高圧タービンと超高圧タービンとの間に設けられた伸び差低減装置により、回転部と静止部との伸び差を減少させる。
【００３２】
請求項３の発明に係わる蒸気タービン設備は、請求項１または請求項２の発明において、前記伸び差低減装置は、前記超々高圧高温タービンロータと前記超高圧タービンロータとの間に設けられ軸方向変位吸収機構を有する軸継手装置であることを特徴とする。
【００３３】
請求項３の発明に係わる蒸気タービン設備では、請求項１または請求項２の発明の作用に加え、前記超々高圧高温タービンロータと前記超高圧タービンロータとの間に設けられた軸継手装置により、軸方向変位を吸収して回転部と静止部との伸び差を減少させる。
【００３４】
請求項４の発明に係わる蒸気タービン設備は、請求項１または請求項２の発明において、前記伸び差低減装置は、前記超々高圧高温タービンの静止部の位置を変化させる静止部移動装置であることを特徴とする。
【００３５】
請求項４の発明に係わる蒸気タービン設備では、請求項１または請求項２の発明の作用に加え、静止部移動装置により、超々高圧高温タービンの静止部の位置を変化させて回転部と静止部との伸び差を減少させる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の第１の実施の形態に係わる蒸気タービン設備の構成図である。この第１の実施の形態は、図１０に示した蒸気タービン設備に対し、回転部と静止部との伸び差を減少させる伸び差低減装置としての軸継手装置２６がＳＰロータ１０とＶＨＰ−ＨＰロータ１１との間に追加して設けられている。
【００３７】
ＳＰタービン１は蒸気温度が650℃以上で駆動され、ＶＨＰタービン２、ＨＰタービン３、ＩＰタービン４、ＬＰタービン５は、蒸気温度が650℃以下で駆動される。ＳＰタービン１は、ノズル、羽根、ロータの材料にＮｉを35％以上含むＮｉ基合金鋼を使用して形成されている。
【００３８】
軸継手装置２６は軸方向変位を吸収して回転部と静止部との伸び差を減少させる軸方向変位吸収機構を有している。また、第３軸受装置１６のスラスト軸受１８ａに加え、第１軸受装置１４にスラスト軸受１８ｂが設けられている。そして、スラスト軸受１８ｂを設けたことに伴い、ＳＰ伸び差計２４は軸継手装置２６側に設け、その軸継手装置２６を挟んでＶＨＰ伸び差計２７が追加して設けられている。
【００３９】
図２は軸継手装置２６の説明図である。図２に示すように、軸継手装置２６はＳＰロータ１０とＶＨＰ−ＨＰロータ１１との間に設けられ、第１軸受装置１４にスラスト軸受１８ｂを起点とする伸び差、及び第３軸受装置１６のスラスト軸受１８ａを起点とする伸び差を吸収する。その他の構成は、図１０に示した蒸気タービン設備と同一であるので、同一要素には同一符号を付しその説明は省略する。
【００４０】
図３は本発明の第１の実施の形態における蒸気タービン設備での伸び差と軸方向間隙の説明図である。図３に示すように、ロータロングＲＬ、ロータショートＲＳ、定格定常値ＳＳは共に、スラスト軸受１８ａの位置Ｘ０ａ及びスラスト軸受１８ｂの位置Ｘ０ｂを起点とし、軸継手装置２６の位置で不連続となっている。従って、ＶＨＰタービン２の伸び差とＨＰタービン３の伸び差とがＳＰタービン１の伸び差に全く影響しない。これにより、ＳＰタービン１の伸び差が低く抑えられる。
【００４１】
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。図４は本発明の第２の実施の形態に係わる蒸気タービン設備の構成図である。この第２の実施の形態は、図１に示した第１の実施の形態に対し、回転部と静止部との伸び差を減少させる伸び差低減装置としての静止部移動装置２８がＳＰロータ１０とＶＨＰ−ＨＰロータ１１との間に追加して設けられている。この静止部移動装置２８はＳＰタービン１の静止部の位置を変化させ、回転部と静止部との伸び差を減少させる。
【００４２】
第２の実施の形態では、ＳＰタービン１からＬＰ−Ａタービン４ａまで繋がっていたケーシングを、ＳＰケーシング６だけ繋ぎを開放し独立させる。独立したＳＰケーシング６は、静止部移動装置２８により軸方向に移動可能となっている。静止部移動装置２８は、第１の軸受台１４を前部軸受台１４ａと後部軸受台１４Ｂとで構成したものであり、図示省略の油圧やモータなどで軸方向に移動できるようになっている。すなわち、ＳＰ伸び差計２４及びＶＨＰ伸び差計２７からの情報を基に、図示省略の油圧やモータなどで軸方向に動かすことによって伸び差を制御する。その他の構成は、図１に示した蒸気タービン設備と同一であるので、同一要素には同一符号を付しその説明は省略する。
【００４３】
図５は本発明の第２の実施の形態における蒸気タービン設備での伸び差と軸方向間隙の説明図である。図４では、ＳＰ伸び差計２４の値を０となるように、静止部移動装置２８（前部軸受台１４ａ、後部軸受台１４ｂ）によりＳＰケーシング６を移動制御した場合の伸び差を示す。
【００４４】
図５に示すように、ロータロングＲＬ、ロータショートＲＳ、定格定常値ＳＳは、スラスト軸受１８の位置Ｘ０を起点とし、静止部移動装置２８の位置で不連続となっている。従って、ＳＰタービン１の伸び差は第２の実施の形態によるケーシング制御を使用すると、ＶＨＰタービン２及びＨＰタービン３の伸び差がＳＰタービン１の伸び差に全く影響しない。これにより、ＳＰタービン１の伸び差が低く抑えられる。
【００４５】
次に、図６はＳＰタービン１を独立して設置したタンデムコンパウンド型の２段再熱蒸気タービン設備の構成図であり、このような２段再熱の蒸気タービン設備に対して、回転部と静止部との伸び差を減少させる伸び差低減装置としての軸継手装置２６や静止部移動装置２８を設けることも可能である。なお、図６では伸び差低減装置の図示は省略しているが、第１の実施の形態及び第２の実施の形態と同様に、伸び差低減装置はＳＰタービン１とＶＨＰタービン２との間に設けられる。
【００４６】
図６において、ＳＰタービン１は独立して設置され、ノズル、羽根、ロータの材料にＮｉを３５％以上含むＮｉ基合金鋼を使用して高温強度を維持できるように構成されている。そして、ＳＰタービン１はＶＨＰタービン２に連結され、ＳＰタービン１、ＶＨＰタービン２、ＨＰタービン３、ＩＰタービン４、ＬＰタービン５ａ、５ｂ、発電機３２は、一軸で連結されてタンデムコンパウンド型となっている。
【００４７】
ＳＰタービン１にはボイラ過熱器２９から蒸気温度が650℃以上の蒸気が供給され駆動される。ＳＰタービン１で仕事を終えた蒸気は650℃以下の蒸気となってＶＨＰタービン２及びＨＰタービン３に導かれる。ＶＨＰタービン２で仕事を終えた蒸気は第１段再熱器３０で再過熱され、再過熱された蒸気は蒸気温度が650℃以上となってＳＰタービン１に導かれる。
【００４８】
一方、ＨＰタービン２で仕事を終えた蒸気は第２段再熱器３１で再過熱されＩＰタービン４に供給される。このＩＰタービン４に供給される蒸気は蒸気温度が650℃以下の蒸気である。以下、ＩＰタービン４で仕事を終えた蒸気はＬＰ−Ａタービン５ａ及びＬＰ−Ｂタービン５ｂに供給される。
【００４９】
このように、タンデムコンパウンド型の蒸気タービン設備のＳＰタービン１にはボイラ過熱器２９及び第１段再熱器３０から蒸気温度が650℃以上の蒸気を流し、ＳＰタービン１以外の蒸気タービン、すなわちＶＨＰタービン２、ＨＰタービン３、ＩＰタービン４、ＬＰ−Ａタービン５ａ、ＬＰ−Ｂタービン５ｂには蒸気温度が６５０℃以下に抑えた蒸気を流す。
【００５０】
次に、図７はＳＰタービン１を独立して設置したクロスコンパウンド型の２段再熱蒸気タービン設備の構成図であり、このような２段再熱の蒸気タービン設備に対して、回転部と静止部との伸び差を減少させる伸び差低減装置としての軸継手装置２６や静止部移動装置２８を設けることも可能である。なお、図７では伸び差低減装置の図示は省略しているが、第１の実施の形態及び第２の実施の形態と同様に、伸び差低減装置はＳＰタービン１とＶＨＰタービン２との間に設けられる。
【００５１】
図７において、ＳＰタービン１は独立して設置され、ノズル、羽根、ロータの材料にＮｉを３５％以上含むＮｉ基合金鋼を使用して高温強度を維持できるように構成されている。そして、ＳＰタービン１はＶＨＰタービン２に連結され、ＳＰタービン１、ＶＨＰタービン２、ＨＰタービン３、ＩＰタービン４、発電機３２ａは一軸で構成されると共に、ＬＰタービン５ａ、５ｂ、発電機３２ｂは別の一軸で構成されたクロスコンパウンド型となっている。その他の蒸気の流れの構成は、図６に示したものと同一であるので同一要素には同一符号を付しその説明は省略する。
【００５２】
このように、クロスコンパウンド型の蒸気タービン設備のＳＰタービン１には、ボイラ過熱器２９及び第１段再熱器３０から蒸気温度が650℃以上の蒸気を流し、ＳＰタービン１以外の蒸気タービン、すなわちＶＨＰタービン２、ＨＰタービン３、ＩＰタービン４、ＬＰ−Ａタービン５ａ、ＬＰ−Ｂタービン５ｂには蒸気温度が６５０℃以下に抑えた蒸気を流す。
【００５３】
次に、図８はＳＰタービン１を独立して設置したタンデムコンパウンド型の１段再熱蒸気タービン設備の構成図であり、ＶＨＰタービン２の設置を省略しＳＰタービン１はＨＰタービン３に連結されるタンデムコンパウンド型の１段再熱蒸気タービン設備である。
【００５４】
このような１段再熱の蒸気タービン設備に対して、回転部と静止部との伸び差を減少させる伸び差低減装置としての軸継手装置２６や静止部移動装置２８を設けることも可能である。なお、図８では伸び差低減装置の図示は省略しているが、伸び差低減装置はＳＰタービン１とＨＰタービン３との間に設けられる。
【００５５】
図８において、ＳＰタービン１は独立して設置され、ノズル、羽根、ロータの材料にＮｉを３５％以上含むＮｉ基合金鋼を使用して高温強度を維持できるように構成されている。そして、ＳＰタービン１はＨＰタービン３に連結され、ＳＰタービン１、ＨＰタービン３、ＩＰタービン４、ＬＰタービン５ａ、５ｂ、発電機３２は、一軸で連結されてタンデムコンパウンド型となっている。
【００５６】
ＳＰタービン１にはボイラ過熱器２９から蒸気温度が650℃以上の蒸気が供給され駆動される。ＳＰタービン１で仕事を終えた蒸気はＨＰタービン３に導かれる。ＨＰタービン４に供給される蒸気は蒸気温度が650℃以下の蒸気である。ＨＰタービン２で仕事を終えた蒸気は第１段再熱器３０で再過熱されＩＰタービン４に供給される。ＩＰタービン４に供給される蒸気は蒸気温度が650℃以下の蒸気である。以下、ＩＰタービン４で仕事を終えた蒸気はＬＰ−Ａタービン５ａ及びＬＰ−Ｂタービン５ｂに供給される。
【００５７】
このように、タンデムコンパウンド型の蒸気タービン設備のＳＰタービン１にはボイラ過熱器２９から蒸気温度が650℃以上の蒸気を流し、ＳＰタービン１以外の蒸気タービン、すなわちＨＰタービン３、ＩＰタービン４、ＬＰ−Ａタービン５ａ、ＬＰ−Ｂタービン５ｂには蒸気温度が６５０℃以下に抑えた蒸気を流す。
【００５８】
次に、図９はＳＰタービン１を独立して設置したクロスコンパウンド型の１段再熱蒸気タービン設備の構成図であり、ＶＨＰタービン２の設置を省略しＳＰタービン１はＨＰタービン３に連結されるクロスコンパウンド型の１段再熱蒸気タービン設備である。
【００５９】
このような１段再熱の蒸気タービン設備に対して、回転部と静止部との伸び差を減少させる伸び差低減装置としての軸継手装置２６や静止部移動装置２８を設けることも可能である。なお、図９では伸び差低減装置の図示は省略しているが、伸び差低減装置はＳＰタービン１とＨＰタービン３との間に設けられる。
【００６０】
図９において、ＳＰタービン１は独立して設置され、ノズル、羽根、ロータの材料にＮｉを３５％以上含むＮｉ基合金鋼を使用して高温強度を維持できるように構成されている。そして、ＳＰタービン１はＨＰタービン３に連結され、ＳＰタービン１、ＨＰタービン３、ＩＰタービン４、発電機３２ａは一軸で構成されると共に、ＬＰタービン５ａ、５ｂ、発電機３２ｂは別の一軸で構成されたクロスコンパウンド型となっている。その他の蒸気の流れの構成は、図８に示したものと同一であるので同一要素には同一符号を付しその説明は省略する。
【００６１】
このように、クロスコンパウンド型の蒸気タービン設備のＳＰタービン１には、ボイラ過熱器２９から蒸気温度が650℃以上の蒸気を流し、ＳＰタービン１以外の蒸気タービン、すなわちＨＰタービン３、ＩＰタービン４、ＬＰ−Ａタービン５ａ、ＬＰ−Ｂタービン５ｂには蒸気温度が６５０℃以下に抑えた蒸気を流す。
【００６２】
以上のように、伸び差低減装置として軸継手装置２６を設けた場合には、軸継手装置２６でロータの伸びを吸収し伸び差を小さくする。一方、静止部移動装置２８を設けた場合には、伸び差計などの情報を基にロータの軸方向にケーシングを移動させるので、他のケーシングの伸びに影響されることなくロータとケーシングの伸び差を調整できる。
【００６３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、ＳＰタービンを有した蒸気タービン設備に対して、回転部と静止部との伸び差を減少させる伸び差低減装置を設けるので、回転部と静止部との伸び差が抑制される。伸び差が小さくなることにより、漏れる蒸気量が少なくなり蒸気タービンの性能は向上する。従って、安全性や信頼性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる蒸気タービン設備の構成図。
【図２】本発明の第１の実施の形態における伸び差低減装置としての軸継手装置の説明図。
【図３】本発明の第１の実施の形態における蒸気タービン設備での伸び差と軸方向間隙の説明図。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係わる蒸気タービン設備の構成図。
【図５】本発明の第２の実施の形態における蒸気タービン設備での伸び差と軸方向間隙の説明図。
【図６】ＳＰタービンを独立して設置したタンデムコンパウンド型の２段再熱蒸気タービン設備の構成図。
【図７】ＳＰタービンを独立して設置したクロスコンパウンド型の２段再熱蒸気タービン設備の構成図。
【図８】ＳＰタービンを独立して設置したタンデムコンパウンド型の１段再熱蒸気タービン設備の構成図。
【図９】ＳＰタービンを独立して設置したクロスコンパウンド型の１段再熱蒸気タービン設備の構成図。
【図１０】従来型の蒸気タービン設備にＳＰタービンを加えた蒸気タービン設備の構成図。
【図１１】図１０の蒸気タービン設備での伸び差と軸方向間隙の説明図。
【図１２】ＳＰタービンの概略構成図。
【図１３】ラビリンスパッキンの説明図。
【図１４】ラビリンスパッキンの間隙の説明図。
【図１５】羽根およびノズルの間隙の説明図。
【符号の説明】
１ＳＰタービン
２ＶＨＰタービン
３ＨＰタービン
４ＩＰタービン
５ＬＰタービン
６ＳＰケーシング
７ＶＨＰ−ＨＰケーシング
８ＩＰケーシング
９ＬＰ−Ａケーシング
１０ＳＰロータ
１１ＶＨＰ−ＨＰロータ
１２ＩＰロータ
１３ＬＰロータ
１４第１軸受台
１５第２軸受台
１６第３軸受台
１７第４軸受台
１８スラスト軸受
１９ノズル
２０羽根
２１パッキンリング
２２静止部側フィン
２３ロータ側フィン
２４ＳＰ伸び差計
２５ＬＰ伸び差計
２６軸継手装置
２７ＶＨＰ伸び差計
２８静止部移動装置
２９ボイラ過熱器
３０第１段過熱器
３１第２段過熱器
３２発電機

Claims

蒸気温度が650℃以上で駆動される超々高圧高温タービンと、蒸気温度が650℃以下で駆動される超高圧タービン、高圧タービン、中圧タービン、低圧タービンと、前記超高圧タービンの抽気を再熱し前記超々高圧高温タービンに蒸気温度が 650 ℃以上で供給する第１段再熱器と、高圧タービンの抽気を再熱し前記中圧タービンに蒸気温度が 650 ℃以下で供給する第２段再熱器とを備え、前記超々高圧高温タービンは、ノズル、羽根、ロータの材料にＮｉを35％以上含むＮｉ基合金鋼を使用した蒸気タービン設備において、前記超々高温高圧タービンと前記超高圧タービンとの間に、回転部と静止部との伸び差を減少させる伸び差低減装置を設けたことを特徴とする蒸気タービン設備。
前記超々高圧高温タービン、超高圧タービン、高圧タービン、中圧タービン、低圧タービンは、一軸で構成されたタンデムコンパウンド型、または前記超々高圧高温タービン、超高圧タービン、高圧タービン、中圧タービンを一軸で構成すると共に前記低圧タービンを別の一軸で構成したクロスコンパウンド型としたことを特徴とする請求項１に記載の蒸気タービン設備。
前記伸び差低減装置は、前記超々高圧高温タービンロータと前記超高圧タービンロータとの間に設けられ軸方向変位吸収機構を有する軸継手装置であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の蒸気タービン設備。
前記伸び差低減装置は、前記超々高圧高温タービンの静止部の位置を変化させる静止部移動装置であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の蒸気タービン設備。