JP4274660B2 - 蒸気タービン - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、冷却蒸気管およびバランスプラグを有する蒸気タービンであって、その構造を簡単にすることができる蒸気タービンに関する。
【0002】
【従来の技術】
図4は、従来の蒸気タービンの一例を示す断面図である。図5は、図4に示した蒸気タービンの一部拡大図である。この蒸気タービン100は2車室構造の中高圧一体形であり、外部車室101内には中圧翼環102および高圧内部車室103が設けられている。中圧翼環102は、2分割構造の翼環から構成されており、その内径面には複数段の仕切板121が取り付けてある。仕切板121は、外輪122と内輪123との間に複数のノズル124を取り付けた構造である。また、仕切板121の内輪123の内径面には、シールフィン125が設けられている。
【0003】
各仕切板121の間には、動翼130が配置されており、各動翼130は、円盤部131を介してタービン軸132に固定されている。前記動翼130の翼端には、シュラウド133が設けられており、このシュラウド133の対向面には漏れ蒸気量を小さくするためのシールフィン134が設けられている。
【0004】
外部車室101の中央には、主蒸気入口管140が設けられている。高圧内部車室103にはノズル142が形成されており、このノズル142から加速した高圧蒸気が噴き出される。高圧内部車室103の内面には、上記同様、複数段の仕切板150が取り付けてある。仕切板150の間には、複数段の動翼151が位置しており、この動翼151は円盤部を介してタービン軸132に固定されている。
【0005】
タービン軸132のジャーナル部は、外部車室101の両端において軸受(図示省略)により支持されている。高圧部の後段側には高圧排気口156が設けられており、更に、当該高圧排気口156からの蒸気は再熱器157へ導入される。再熱器157により再熱された蒸気は、中圧部の再熱蒸気入口158から導入される。また、中圧部の後段には、中圧排気口159が設けられている。高圧部の中段、中圧部の中段および後段には、抽気管160、161が設けられている。コンバインドサイクル用蒸気タービンのように抽気管160、161のない構成もある。
【0006】
図5に示すように、翼環141と中圧翼環102との間にはサーマルシールド170が配置されている。サーマルシールド170は、外部車室101の内面にラジアルピン171によって位置決め固定されている。また、タービン軸132の周囲には、バランスプラグ穴172が均等に設けられている。ダミー環174には、バランスプラグ挿入穴175が開けられており、バランスプラグ172の調整時以外は蓋176で密閉されている。
【0007】
また、サーマルシールド170にもバランスプラグ挿入穴177が開けてあり、未調整時は蓋178で閉じてある。外部車室101には、バランスプラグ挿入口179が設けられており、当該バランスプラグ挿入口179には肉厚の蓋180が取り付けられている。サーマルシールド170と外部車室101により構成する冷却空間Sは、冷却蒸気通路181を介して高圧部に連通している。
【0008】
図6は、図4に示した蒸気タービンの外部冷却構造を示す断面図である。外部車室101には、冷却蒸気を導入する冷却蒸気管190が差し込まれており、入口部191において溶接固定してある。この冷却蒸気管190は、サーマルシールド170を貫通し、その先端はダミー環174の取付穴192に固定されている。この取付穴192は、ロータの冷却通路193に繋がっている。また、冷却蒸気は、たとえば高圧排気から導入される。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、主蒸気入口管140から導入される主蒸気は蒸気タービン100の上部に回り難いため、当該上部に構造体を設けてもタービン性能に及ぼす悪影響は少ない。このため、上記バランスプラグ調整構造、冷却蒸気管190およびサーマルシールド取付部分などの構造物は、それぞれ蒸気タービン100の上部位置に設けられるのが通例である。しかしながら、これらバランスプラグ調整構造、冷却蒸気管190およびサーマルシールド取付部分を蒸気タービン100の上部に配置すると、当該上部における装置構成が複雑になってしまうという問題点があった。
【0010】
具体的には、サーマルシールド170をラジアルピン171により固定しつつ、同時に冷却蒸気管190により位置決めしなければならないし、サーマルシールド170に冷却蒸気管190を貫通させると共に、その近傍にバランスプラグ挿入穴177を設けなければならないなどの問題がある。また、当該ダミー環174およびサーマルシールド170のバランスプラグ挿入穴192、177には、蒸気漏れを防止するための蓋176、178が必要になる。
【0011】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、冷却蒸気管およびバランスプラグを有する蒸気タービンにおいて、その構造を簡単にすることを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、請求項1にかかる蒸気タービンは、冷却蒸気を導入すると共にバランスプラグ調整工具を挿入する、内部が直管状の通路を形成し、その通路出口が、タービン軸に設けたバランスプラグに対向すると共にロータの冷却通路に通じるように位置し、その通路入口が、少なくとも通路軸方向からバランスプラグ調整工具を挿入しうる分岐構造になるようにしたものである。
【0013】
内部を直管状の通路を形成すれば、冷却蒸気を導入する通路とバランスプラグ調整工具を挿入する通路とを共通化することができる。また、バランスプラグの調整を行うためには、前記共通化した通路がバランスプラグに対向していることが必要であり、翼列の冷却を行うには、当該通路が翼列への冷却通路に通じていることが必要である。これと共に、バランスプラグ調整工具を挿入するには、軸方向に通路を確保する蒸気側と分岐した構造が必要になる。かかる構成によれば、冷却蒸気の導入構造とバランスプラグの調整構造とを共通化して、タービン構造を簡単にすることができる。
【0014】
また、請求項3にかかる蒸気タービンは、タービン軸の周囲に設けたバランスプラグ穴に対し内端部が対向すると共に外部車室からサーマルシールドを貫通する冷却蒸気管を有し、当該冷却蒸気管の前記内端部がロータの冷却通路に通じており、さらに前記冷却蒸気管の外端部に、バランスプラグ挿入口と冷却蒸気導入口とを分岐し、バランスプラグ挿入口が冷却蒸気管の延長方向に位置する分岐構造を備えたものである。
【0015】
冷却蒸気管がサーマルシールドを貫通することにより、当該サーマルシールドの位置決めが可能になる。また、この冷却蒸気管の内端部は、バランスプラグ穴に対向しているから、その外端部から冷却蒸気管にバランスプラグ調整工具を挿入し、当該バランスプラグの調整をすることができる。また、バランスプラグ挿入口は、バランスプラグ調整工具が挿入できるように、冷却蒸気管の延長方向に位置している。一方、前記冷却蒸気管の内端部は、ロータの冷却通路に通じており、当該冷却蒸気管の外端部から冷却蒸気を導入することによって、翼列の冷却を行うことができるようになっている。
【0016】
かかる構成によれば、冷却蒸気管をサーマルシールドの位置決めに用いるようにしているので、従来のようなピンによる位置決めが不要になる。また、冷却蒸気の導入構造とバランスプラグの調整構造とを共通化できるから部品点数が少なくなる。この結果、タービン構造を簡単にすることができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、この発明にかかる蒸気タービンの実施の形態につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【0018】
図1は、この発明の実施の形態にかかる蒸気タービンを示す一部断面図である。この蒸気タービンにおいて、外部車室1には冷却蒸気管2を挿入する入口部3が設けられている。冷却蒸気管2は、この入口部3から内部に通されて所定位置にて溶接固定され、直管状の通路を形成する。外部車室1には、サーマルシールド4が設けられ、当該サーマルシールド4と外部車室1との間に冷却空間Sが形成されている。サーマルシールド4の両縁には、シール5が設けられ、当該シール部分で高圧内部車室6と仕切板20とに接触している。
【0019】
前記冷却蒸気管2は、サーマルシールド4を貫通し、当該サーマルシールド4の位置決めを行うと共に外部車室1に対する固定を行う。このため、上記従来のようなラジアルピンは不要である。なお、サーマルシールド4と冷却蒸気管2とは嵌合状態になる。ただし、冷却空間Sと中圧部室内とでは圧力および温度に差があるため、これらの間を遮断するだけの遮蔽性は必要である。冷却蒸気管2の内端部は、ダミー環8のバランスプラグ挿入穴9に固定されている。バランスプラグ10は、この冷却蒸気管2の内端部に対向するように位置する。ダミー環8のバランスプラグ挿入穴9と冷却蒸気通路11は連続しており、この冷却蒸気通路11は、ロータに通じている。
【0020】
冷却蒸気管2の外端部には、ブロック状のジョイント金具13が取りつけてある。このジョイント金具13は、内部で冷却通路を分岐した構造である。このジョイント金具13は、冷却蒸気管2の延長線上にバランスプラグ挿入口14を有している。バランスプラグ挿入口14には、蒸気の逆流を防止するための蓋15が設けられている。また、ジョイント金具13の異なる面には、配管を繋げる蒸気通路穴16が設けられている。
【0021】
タービン運転時には、冷却蒸気管2を通じて高圧排気側から冷却蒸気が導入される。この冷却蒸気は、ダミー環8から冷却蒸気通路11を通じてロータに至る。バランスプラグの調整を行う場合には、ジョイント金具13に設けた蓋15を取り外し、ここから棒状のバランスプラグ調整工具(図示省略)を挿入し、タービン軸に設けたバランスプラグ穴10にプラグを付加し調整する。
【0022】
初段および二段の仕切板20、21は、その外輪22が共通化しており、端縁部が外部車室1の内面から突出している。サーマルシールド4は、この外輪22の突出した部分に接触しており、外部車室1とは接触しない。このため、中圧室の高温蒸気が外部車室1に触れることはない。
【0023】
また、初段および二段の外輪22を共通化することにより、蒸気がある程度冷えてから外部車室1に触れることになる。また、初段から二段以上の外輪22を共通化することも可能である。この構造では、外部車室1に安価な材料を用いることができる利点がある。なお、上記説明した以外の構成は、図4に示した蒸気タービン100と同様の構成であるから、その説明を省略する。
【0024】
また、図2に示すように、サーマルシールド50の一部を冷却蒸気管として用いるようにしてもよい。
【0025】
具体的には、同図に示すように、サーマルシールド50の一部に管状部分51を設け、これに外部車室1を貫通した冷却蒸気管52と連結すると共に、ダミー環8に取り付けた冷却蒸気管53と連結する。これにより、冷却蒸気管52の端部に設けたジョイント金具13を通じてバランスプラグ調整工具(図示省略)を挿入可能になると共に当該冷却蒸気管52、51、53を通じて冷却蒸気をタービン内部に導入することができる。
【0026】
また、ジョイント金具を用いず、図3に示すような分岐管60を用いるようにしてもよい。この分岐管60の一方は、冷却蒸気管2の軸方向に延出しており、他方はそれとは別方向に向いている。軸方向に延出した部分をバランスプラグ挿入口61とし、調整時以外は蓋62により密閉しておく。バランスプラグ10の調整時には当該蓋62を外し、バランスプラグ調整工具(図示省略)を挿入する。一方、前記別方向の端部63は、高圧排気(図示省略)に接続され、ここから冷却蒸気が導入される。
【0027】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明にかかる蒸気タービン(請求項1)では、冷却蒸気を導入すると共にバランスプラグ調整工具を挿入する、内部が直管状の通路を形成し、その通路出口が、タービン軸に設けたバランスプラグ穴に対向すると共にロータの冷却通路に通じるように位置し、その通路入口が、少なくとも通路軸方向からバランスプラグ調整工具を挿入しうる分岐構造としたので、タービン構造を簡単にすることができる。
【0028】
また、この発明にかかる蒸気タービン(請求項3)では、タービン軸の周囲に設けたバランスプラグ穴に対し内端部が対向すると共に外部車室からサーマルシールドを貫通する冷却蒸気管を有し、当該冷却蒸気管の前記内端部がロータの冷却通路に通じており、さらに前記冷却蒸気管の外端部に、バランスプラグ挿入口と冷却蒸気導入口とを分岐し、バランスプラグ挿入口が冷却蒸気管の延長方向に位置する分岐構造を備えたので、サーマルシールドの位置決め構造、冷却蒸気の導入構造およびバランスプラグの調整構造を共通化できるから、タービン構造を簡単にできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態にかかる蒸気タービンを示す一部断面図である。
【図2】図1に示した蒸気タービンの変形例を示す断面図である。
【図3】図1に示した蒸気タービンの変形例を示す断面図である。
【図4】従来における蒸気タービンの一例を示す断面図である。
【図5】図4に示した蒸気タービンの構成を示す一部拡大図である。
【図6】図4に示した蒸気タービンの外部冷却構造を示す断面図である。
【符号の説明】
1 外部車室
2 冷却蒸気管
3 入口部
4 サーマルシールド
5 シール
6 高圧内部車室
8 ダミー環
9 バランスプラグ挿入穴
10 バランスプラグ穴
11 冷却蒸気通路
12 翼列
13 ジョイント金具
14 バランスプラグ挿入口
15 蓋
16 蒸気通路穴
Claims (3)
- 冷却蒸気を導入すると共にバランスプラグ調整工具を挿入する、内部が直管状の通路を形成し、その通路出口が、タービン軸に設けたバランスプラグに対向すると共にロータの冷却通路に通じるように位置し、その通路入口が、少なくとも通路軸方向からバランスプラグ調整工具を挿入しうる分岐構造になることを特徴とする蒸気タービン。
- 冷却蒸気を導入すると共にバランスプラグ調整工具を挿入する、内部が直管状の通路を形成し、その通路出口が、タービン軸に設けたバランスプラグに対向すると共にロータの冷却通路に通じるように位置し、その通路入口が、前記バランスプラグ調整工具が挿入されるバランスプラグ挿入口と、前記冷却蒸気が導入される冷却蒸気導入口とに分岐し、前記冷却蒸気管の延長方向に延出した部分をバランスプラグ挿入口とし、バランスプラグ挿入口は、前記バランスプラグの調整時以外は蓋により塞がれ、前記バランスプラグの調整時には前記蓋が外されて前記バランスプラグ調整工具が挿入されることを特徴とする蒸気タービン。
- タービン軸の周囲に設けたバランスプラグ穴に対し内端部が対向すると共に外部車室からサーマルシールドを貫通する冷却蒸気管を有し、当該冷却蒸気管の前記内端部がロータの冷却通路に通じており、さらに前記冷却蒸気管の外端部に、バランスプラグ挿入口と冷却蒸気導入口とを分岐し、バランスプラグ挿入口が冷却蒸気管の延長方向に位置する分岐構造を備えたことを特徴とする蒸気タービン。
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