JP4387697B2 - Steam turbine seal device and steam turbine provided with the same - Google Patents

Steam turbine seal device and steam turbine provided with the same Download PDF

Info

Publication number
JP4387697B2
JP4387697B2 JP2003168014A JP2003168014A JP4387697B2 JP 4387697 B2 JP4387697 B2 JP 4387697B2 JP 2003168014 A JP2003168014 A JP 2003168014A JP 2003168014 A JP2003168014 A JP 2003168014A JP 4387697 B2 JP4387697 B2 JP 4387697B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
steam turbine
seal
ring
ring segment
seal device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2003168014A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2005002917A (en
Inventor
宗久 大野
究 浅井
研一 奥野
幸雄 篠崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2003168014A priority Critical patent/JP4387697B2/en
Publication of JP2005002917A publication Critical patent/JP2005002917A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4387697B2 publication Critical patent/JP4387697B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
  • Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蒸気タービンの羽根先端部における蒸気の漏洩流れを低減するシール装置およびそれを用いた蒸気タービンに係り、特に蒸気中のドレン(凝縮水分)による侵食を抑え、かつ、間隙の調整・保守が容易な蒸気タービンシール装置およびそれを用いた蒸気タービンに関する。
【0002】
【従来の技術】
蒸気タービンの仕事効率は、羽根(動翼)に流通する、すなわち、実際に羽根(動翼)を回転させる蒸気の量により影響される。逆に言えば、ダイアフラム外輪と羽根との間隙から漏洩する蒸気をいかに減少させるかというシール技術が蒸気タービンの性能を左右する。従って、羽根の回転に直接寄与しない蒸気流を調整するシール技術は、タービンの能力を向上するために重要な技術と位置付けられている。
【0003】
こうした蒸気タービン効率の向上を目的とした蒸気タービンシール技術としては、ダイアフラムとホイール(タービンシャフト)との間隙にハニカムセルを設けて作動流体の漏洩を防止する技術がある(例えば、特許文献1)。
【0004】
【特許文献1】
特開2001−123803号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、地熱タービンに代表されるように蒸気の湿り度が大きい場合、長年のタービン運用により蒸気中のドレン(水分)によるシールリングホルダーの内面の侵食が進行し、シールリングホルダーとホイールとの間隙が大きくなり、性能の低下を引き起こすことが避けられない。
【0006】
従来構造のタービンにおいては、ダイアフラム内外輪全体を再製作して交換する必要があるため、この間隙を元の値に復旧することは困難である。
【0007】
また、シールリングホルダーを別構成の部材として固定手段によりダイアフラムに固定する方式も従来の蒸気タービンに使用されているが、別構成とするダイアフラム自体が大きな部材であるため、製作コストが高く、また取り外しおよび取り付けが容易でない。また、シールリングホルダーは回転構造物の外周に位置する部材であるため、回転構造物との芯出しを精度良く行う必要があり、この芯出し作業をタービン据付現場で行うには作業時間がかかり、また精度の面からも容易な作業とは言えなかった。
【0008】
本発明は、上述したような課題を解決するためになされたものであり、ダイアフラムと羽根との間隙の調整を容易にし、またメンテナンス性に優れ、耐食性に優れており、蒸気タービンの長期運用に当たってタービン効率を良好に維持することが可能な蒸気タービンシール装置およびそれを用いた蒸気タービンを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決する為の手段】
本発明に係る蒸気タービンシール装置は、請求項1に記載したように、タービンホイールと、このタービンホイールに植設された羽根と、この羽根の先端部に設けられたシールフィンと、ダイアフラム外輪と、ダイアフラム内輪と、前記ダイアフラム外輪と前記ダイアフラム内輪に挟持されたノズル翼とからなる蒸気タービンにおいて、前記ダイアフラム外輪から延設されたシールリングホルダーの内周面の前記羽根先端部と対向する部分に着脱可能なリングセグメントを設置し、前記シールフィンと前記リングセグメントとで形成される間隙を調整可能に設けるとともに、前記シールリングホルダー上流側内径をφA、前記リングセグメント内径をφB、前記シールリングホルダー下流側内径をφCとしたとき、φA<φB<φCとして作動流体の流れに従って上流側から下流側にかけて内径を増大するように構成したことを特徴とするものである。また、本発明に係る蒸気タービンシール装置は、請求項4に記載したように、タービンホイールと、このタービンホイールに植設された羽根と、この羽根の先端部に設けられたシールフィンと、ダイアフラム外輪と、ダイアフラム内輪と、前記ダイアフラム外輪と前記ダイアフラム内輪に挟持されたノズル翼とからなる蒸気タービンにおいて、前記ダイアフラム外輪から延設されたシールリングホルダーの内周面の前記羽根先端部と対向する部分に着脱可能なリングセグメントを設置し、前記シールフィンと前記リングセグメントとで形成される間隙を調整可能に設けるとともに、前記リングセグメントと前記シールリングホルダーとの接続部分の作動流体上流側にドレン捕獲用の空隙を設けてドレンキャッチ空間部を形成し、このドレンキャッチ空間部を介して流通した水分をダイアフラム外輪の外部に排出するための、前記ドレンキャッチ空間部と前記ダイアフラム外輪の外部とを連通するドレン抜き穴を設けたことを特徴とするものである。
【0010】
また本発明に係る蒸気タービンは、請求項に記載したように、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の蒸気タービンシール装置を備えたものである。
【0011】
【発明の実施の形態】
本発明の蒸気タービンシール装置およびそれを用いた蒸気タービンについて図を参照して以下に説明する。
【0012】
図1に本発明に係る蒸気タービンシール装置の第1の実施形態を示す。
【0013】
蒸気タービンにおける蒸気通路部の最小ユニットである1段落は、ノズル1と羽根(動翼)2とから構成されている。ノズル1はダイアフラム内輪3とダイアフラム外輪4により保持されている。ダイアフラム外輪4からは、シールリングホルダー5が延設されて、ホイール6の外周を包囲するように構成される。
【0014】
一方、羽根2はホイール6の外周に植え込まれて固定される。また羽根2の先端部には、シールリングホルダー5と羽根2の先端部との間隙からの蒸気漏洩を防止するためにシールフィン7が設けられる。
【0015】
更に、シールリングホルダー5には、羽根2の先端部のシールフィン7に対向する面に、シールリングホルダー5と別構造物のリングセグメント11が一体的に設置される。このリングセグメント11は、シールリングホルダー5の内周面に設けられたあり溝等の固定構造によりシールリングホルダー5に固定される。なお、リングセグメント11は通常シールリングホルダー5の内周の円周方向に4〜8分割されたパーツから構成され、これらのリングセグメント11がシールリングホルダー5の円周方向に沿って、それぞれシールリングホルダー5とリングセグメント11との間に設置される図示しない板ばね等によってシールフィン7の方向に付勢されつつ一体的に固定される。
【0016】
上流から流通した蒸気(矢印14)は、ノズル1を流通することにより膨張および加速され、羽根2を回転させて動力を発生する。一方、蒸気が凝縮した水分は遠心力によりホイール6の外周側に飛散し、矢印15に示すように漏洩蒸気流として、シールリングホルダー5とリングセグメント11との間隙を流れようとする。この凝縮した水分が集まり水流となり、壁面を流れる水脈により侵食が進行し、その結果として羽根2とシールリングホルダー5との間隙が拡大する。
【0017】
そこで、第1の実施形態の蒸気タービンシール装置は、シールリングホルダー5の内周面に別体構造のリングセグメント11を設置することにより、侵食より間隙が広くなった場合、侵食されたリングセグメント11を新品と交換することにより、簡単に間隙を元のクリアランスに戻すことができ、蒸気タービンの性能を回復することが可能である。
【0018】
リングセグメント11は、蒸気タービン本体に比較して小さい部材であるため、交換に要する費用は最小ですむ。また、シールリングホルダー5自体を交換する方式とした従来の蒸気タービンに比較して、部材コストが安く済む上、芯出しも容易であるので、作業時間の効率化が実現する。
【0019】
図2に本発明に係る蒸気タービンシール装置の第2の実施形態を示す。
【0020】
タービン実機の組立においては、タービンロータの組み込み時に、羽根2のシールフィン7とリングセグメント11との間隙を適正値に調整する為に、リングセグメント11の内径を調整加工する。この調整加工の際に、シールリングホルダー5の内面とリングセグメント11の内面に、蒸気流れ方向に段差がつくことがある。このような段差があると、凝縮水分の下流側への流通が疎外され、この間隙に水分が滞留することによってシールフィン7の侵食や腐食を加速することとなる。
【0021】
そこで第2の実施形態の蒸気タービンシール装置においては、シールリングホルダー5上流側内径φAと、リングセグメント11内径φBと、シールリングホルダー5下流側内径φCを、この順に大きくする構成とする。
【0022】
すなわち第2の実施形態の蒸気タービンシール装置は、各構成要素の内径を水分の流れ方向の下流に行くに従って大きくするように構成した。すなわち、シールリングホルダー5上流側内径φA,リングセグメント11内径φB,シールリングホルダー5下流側内径φCが、φA<φB<φCの関係となるように設定したため、段差による水分の流通が疎外されることがなく、水分をスムーズに排出することが可能である。従って、羽根2の先端部での水分の滞留が効果的に防止されるため、シールフィン7およびシールリングホルダー5内面、リングセグメント11の内面の侵食を防止することが可能である。
【0023】
図3に本発明に係る蒸気タービンシール装置の第3の実施形態を示す。
【0024】
蒸気タービンの運転中には、ノズル1と羽根(動翼)2で構成される通路部を流通する高温高圧の蒸気により蒸気タービンの構成部材が暖められて高温となる。しかしながら、通路部は回転部(ホイール側)と静止部(ノズル側)との材質の差による熱膨張係数や熱伝導率の違いにより、蒸気タービンの静止時と運転時とではノズル1と羽根2の相対的な位置はタービン軸方向に変化する。
【0025】
そこで第3の実施形態の蒸気タービンシール装置においては、リングセグメント11の内面及び、シールフィン7の先端に、タービン軸方向に沿って傾斜Sを設けたスラント構造としている。なお、一般に熱膨張によるホイール側の相対移動方向は矢印16に示す方向である。
【0026】
この第3の実施形態の蒸気タービンシール装置によれば、タービンの運転時には、図3に示すように、リングセグメント11及び、羽根先端のシールフィン7の先端が軸方向に同一方向の傾斜Sを設ける構成としたので、ホイール側が矢印16の方向、すなわちノズル1に近づく方向に相対的に移動したときに、運転中の羽根とセグメントとの間隙を小さく制御することが可能である。従って、タービンの運転中に、熱膨張による寸法の変化に追従して最小の間隙を保持するので、タービン効率を向上することが可能である。
【0027】
図4に本発明に係る蒸気タービンシール装置の第4の実施形態を示す。
【0028】
この第4の実施形態の蒸気タービンシール装置において、リングセグメント11は、シールリングホルダー5に固定手段であるボルト17により一体的に固定される。このボルト17とシールリングホルダー5との間には調整シム18が装着される。
【0029】
この第4の実施形態の蒸気タービンシール装置によれば、調整シム18の枚数(厚さ)の調整により、リングセグメント11の内径の微妙な調整が可能となる。従って、シールフィン7とリングセグメント11との間隙の調整が極めて容易となる。
【0030】
この第4の実施形態の蒸気タービンシール装置のように、リングセグメント11の内径の調整が容易な構成とすることにより、タービンの運転中に侵食により間隙が増大した際にも、リングセグメント11及び他の構成部材を交換することなく、最適な間隙に容易に復旧することが可能であるため、メンテナンスコストが大幅に低減される。なお、第1の実施形態に示すようなあり溝と板ばねの組み合わせにボルト17のような固定手段を設けて、調整シム18を配して間隙の調整を行うように構成してもよい。
【0031】
図5に本発明に係る蒸気タービンシール装置の第5の実施形態を示す。
【0032】
第5の実施形態の蒸気タービンシール装置は、第4の実施形態と同様にシールリングホルダー5にリングセグメント11を配置する。また、羽根の先端にはシールフィン7が設置される。
【0033】
この第5の実施形態の蒸気タービンシール装置においては、リングセグメント11とシールリングホルダー5との接続部分に隙間を設け、水分をトラップするドレンキャッチ空間部19を設置する。さらにシールリングホルダー5には、シールリングホルダー5内面側とダイアフラム外輪4の外部とを連通する貫通孔であるドレン抜き穴21が設けられている。また、ドレンキャッチ空間部19は、水分を捕捉する目的上、蒸気流の上流側、すなわちシールフィン7の最前列シールフィン7aの先端側(ノズル1側)に設けられたことを特徴とする。
【0034】
このような構成とした蒸気タービンシール装置によれば、凝縮水分は最前列シールフィン7aにあたり、遠心力でホイール6外周方向に飛散し、予め設けられたドレンキャッチ空間部19で捕捉される。更に捕捉された水分は、外部と連通する貫通孔であるドレン抜き穴21を通って外部に排出される。従って、水分がシールフィン7とリングセグメント11とで構成される間隙に滞留することがなく、シールフィン7及びリングセグメント11の侵食が防止されるので、間隙の増大が最小限に抑えられ、タービン性能を長期間良好に維持することが可能である。
【0035】
また、第1の実施形態から第5の実施形態の蒸気タービンシール装置においては、リングセグメント11の内面に耐食性を有する材料を配する構成とすることが好ましい。この耐食性材料により、タービン運転時の水分により誘起される侵食を効果的に防止することが可能である。
【0036】
なお、これら第1の実施形態から第5の実施形態の蒸気タービンシール装置を設置した蒸気タービンは、作動効率が向上し、また耐食性に優れるため長期運用にも安定した性能を良好に維持する。従って、高効率で高信頼性の蒸気タービンを提供することが可能である。
【0037】
【発明の効果】
本発明の蒸気タービンシール装置およびそれを用いた蒸気タービンによれば、シールリングホルダー内面に、別体のリングセグメントを設け、壁面を水分がスムーズに通る構造としたため、シールリングホルダーの侵食が防止され、高効率で信頼性の高い蒸気タービンを提供することが可能である。また、リングセグメントが侵食した場合にも別体構造のリングセグメントを交換することにより、簡易および確実に復旧作業が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る蒸気タービンシール装置の第1の実施形態を示す構造図。
【図2】本発明に係る蒸気タービンシール装置の第2の実施形態を示す構造図。
【図3】本発明に係る蒸気タービンシール装置の第3の実施形態を示す構造図。
【図4】本発明に係る蒸気タービンシール装置の第4の実施形態を示す構造図。
【図5】本発明に係る蒸気タービンシール装置の第5の実施形態を示す構造図。
【符号の説明】
1 ノズル
2 羽根
3 ダイアフラム内輪
4 ダイアフラム外輪
5 シールリングホルダー
6 ホイール
7 シールフィン
7a 最前列フィン
11 リングセグメント
14 蒸気流(ノズル流通時)を示す矢印
15 漏洩蒸気流(水分)を示す矢印
16 ホイールの移動方向を示す矢印
17 ボルト
18 調整シム
19 ドレンキャッチ空間部
21 ドレン抜き穴
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a seal device that reduces the leakage flow of steam at the blade tip of a steam turbine and a steam turbine using the seal device, and in particular, suppresses erosion due to drain (condensed moisture) in the steam, and adjusts the gap. The present invention relates to a steam turbine seal device that is easy to maintain and a steam turbine using the same.
[0002]
[Prior art]
The work efficiency of the steam turbine is affected by the amount of steam that flows through the blades (the blades), that is, actually rotates the blades (the blades). In other words, the sealing technology of how to reduce the steam leaking from the gap between the diaphragm outer ring and the blades affects the performance of the steam turbine. Therefore, a sealing technique for adjusting the steam flow that does not directly contribute to the rotation of the blades is positioned as an important technique for improving the performance of the turbine.
[0003]
As such steam turbine sealing technology for improving steam turbine efficiency, there is a technology for preventing leakage of working fluid by providing a honeycomb cell in a gap between a diaphragm and a wheel (turbine shaft) (for example, Patent Document 1). .
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-123803
[Problems to be solved by the invention]
However, when the wetness of steam is large, as represented by geothermal turbines, the inner surface of the seal ring holder is eroded by drainage (moisture) in the steam due to turbine operation for many years, and the gap between the seal ring holder and the wheel is increased. Inevitably increases the performance of the system.
[0006]
In a turbine having a conventional structure, it is necessary to remanufacture and replace the entire diaphragm inner and outer rings, so it is difficult to restore this gap to the original value.
[0007]
In addition, a method of fixing the seal ring holder as a separate member to the diaphragm by a fixing means is also used in the conventional steam turbine. However, since the separate diaphragm itself is a large member, the manufacturing cost is high. It is not easy to remove and install. Further, since the seal ring holder is a member located on the outer periphery of the rotating structure, it is necessary to accurately center the rotating structure, and it takes time to perform the centering operation at the turbine installation site. Also, it was not an easy task from the aspect of accuracy.
[0008]
The present invention has been made to solve the above-described problems, facilitates adjustment of the gap between the diaphragm and the blades, has excellent maintainability, has excellent corrosion resistance, and is used for long-term operation of a steam turbine. It is an object of the present invention to provide a steam turbine seal device capable of maintaining good turbine efficiency and a steam turbine using the same.
[0009]
[Means for solving the problems]
As described in claim 1, the steam turbine seal device according to the present invention includes a turbine wheel, blades implanted in the turbine wheel, seal fins provided at the tip of the blades, and a diaphragm outer ring. In a steam turbine including a diaphragm inner ring, and the diaphragm outer ring and a nozzle blade sandwiched between the diaphragm inner ring, a portion of the inner peripheral surface of the seal ring holder extending from the diaphragm outer ring is opposed to the blade tip. installing a removable ring segments, the seal fins and the ring segment and provided adjustable gap formed by Rutotomoni, .phi.A the seal ring holder upstream inner diameter, [phi] B and the ring segment inside diameter, the seal ring When the inner diameter on the downstream side of the holder is φC, the operating flow is φA <φB <φC Is characterized in that in accordance with the flow from the upstream side is configured to increase the inner diameter toward the downstream side. The steam turbine seal device according to the present invention includes, as described in claim 4, a turbine wheel, blades implanted in the turbine wheel, seal fins provided at the tip of the blades, and a diaphragm. In a steam turbine including an outer ring, a diaphragm inner ring, and a nozzle blade sandwiched between the diaphragm outer ring and the diaphragm inner ring, the blade faces the tip of the blade on the inner peripheral surface of a seal ring holder extended from the diaphragm outer ring. A detachable ring segment is installed in the portion, and a gap formed between the seal fin and the ring segment is provided to be adjustable, and a drain is provided upstream of the working fluid at a connection portion between the ring segment and the seal ring holder. A drain catch space is formed by providing a trapping gap. A drain hole for communicating the drain catch space and the outside of the diaphragm outer ring for discharging moisture circulated through the outer space to the outside of the diaphragm outer ring is provided. .
[0010]
The steam turbine according to the present invention, as described in claim 5, in which with a steam turbine seal device as claimed in any one of claims 4.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A steam turbine seal device of the present invention and a steam turbine using the same will be described below with reference to the drawings.
[0012]
FIG. 1 shows a first embodiment of a steam turbine seal device according to the present invention.
[0013]
One stage, which is the minimum unit of the steam passage section in the steam turbine, is composed of a nozzle 1 and blades (moving blades) 2. The nozzle 1 is held by a diaphragm inner ring 3 and a diaphragm outer ring 4. A seal ring holder 5 is extended from the diaphragm outer ring 4 so as to surround the outer periphery of the wheel 6.
[0014]
On the other hand, the blades 2 are implanted and fixed on the outer periphery of the wheel 6. A seal fin 7 is provided at the tip of the blade 2 in order to prevent vapor leakage from the gap between the seal ring holder 5 and the tip of the blade 2.
[0015]
Further, in the seal ring holder 5, a ring segment 11, which is a separate structure from the seal ring holder 5, is integrally installed on a surface facing the seal fin 7 at the tip of the blade 2. The ring segment 11 is fixed to the seal ring holder 5 by a fixing structure such as a dovetail groove provided on the inner peripheral surface of the seal ring holder 5. The ring segment 11 is usually composed of 4 to 8 parts in the circumferential direction of the inner periphery of the seal ring holder 5, and these ring segments 11 are respectively sealed along the circumferential direction of the seal ring holder 5. It is integrally fixed while being biased in the direction of the seal fin 7 by a leaf spring (not shown) installed between the ring holder 5 and the ring segment 11.
[0016]
The steam (arrow 14) circulated from the upstream is expanded and accelerated by flowing through the nozzle 1, and rotates the blade 2 to generate power. On the other hand, the moisture condensed by the steam is scattered to the outer peripheral side of the wheel 6 by centrifugal force and tends to flow through the gap between the seal ring holder 5 and the ring segment 11 as a leaked steam flow as indicated by an arrow 15. The condensed water gathers to form a water flow, and erosion proceeds by the water veins flowing on the wall surface. As a result, the gap between the blade 2 and the seal ring holder 5 is expanded.
[0017]
Therefore, in the steam turbine seal device of the first embodiment, when the ring segment 11 having a separate structure is installed on the inner peripheral surface of the seal ring holder 5, when the gap becomes wider than erosion, the eroded ring segment By replacing 11 with a new one, the gap can be easily returned to the original clearance, and the performance of the steam turbine can be restored.
[0018]
Since the ring segment 11 is a small member compared to the steam turbine body, the cost required for replacement is minimized. In addition, compared with a conventional steam turbine in which the seal ring holder 5 itself is replaced, the member cost is reduced and the centering is easy, so that the working time can be improved.
[0019]
FIG. 2 shows a second embodiment of the steam turbine seal device according to the present invention.
[0020]
In assembling the actual turbine, when the turbine rotor is assembled, the inner diameter of the ring segment 11 is adjusted in order to adjust the gap between the seal fin 7 of the blade 2 and the ring segment 11 to an appropriate value. During this adjustment process, a step may be formed in the steam flow direction between the inner surface of the seal ring holder 5 and the inner surface of the ring segment 11. If there is such a step, the flow of the condensed water to the downstream side is alienated, and the moisture stays in this gap to accelerate the erosion and corrosion of the seal fin 7.
[0021]
Therefore, in the steam turbine seal device of the second embodiment, the seal ring holder 5 upstream inner diameter φA, the ring segment 11 inner diameter φB, and the seal ring holder 5 downstream inner diameter φC are increased in this order.
[0022]
That is, the steam turbine seal device of the second embodiment is configured such that the inner diameter of each component increases as it goes downstream in the flow direction of moisture. That is, since the inner diameter φA of the upstream side of the seal ring holder 5, the inner diameter φB of the ring segment 11, and the inner diameter φC of the downstream side of the seal ring holder 5 are set to satisfy the relationship of φA <φB <φC, the water flow due to the step is excluded. It is possible to discharge moisture smoothly. Accordingly, the retention of moisture at the tip of the blade 2 is effectively prevented, and therefore it is possible to prevent the inner surface of the seal fin 7 and the seal ring holder 5 and the ring segment 11 from being eroded.
[0023]
FIG. 3 shows a third embodiment of the steam turbine seal device according to the present invention.
[0024]
During the operation of the steam turbine, the components of the steam turbine are heated to a high temperature by the high-temperature and high-pressure steam flowing through the passage portion constituted by the nozzle 1 and the blades (robot blades) 2. However, the passage portion is composed of the nozzle 1 and the blade 2 when the steam turbine is stationary and when the steam turbine is in operation due to the difference in thermal expansion coefficient and thermal conductivity due to the difference in material between the rotating portion (wheel side) and the stationary portion (nozzle side). The relative position changes in the turbine axial direction.
[0025]
Therefore, in the steam turbine seal device of the third embodiment, a slant structure is provided in which the inner surface of the ring segment 11 and the tip of the seal fin 7 are provided with an inclination S along the turbine axial direction. In general, the relative movement direction on the wheel side due to thermal expansion is the direction indicated by the arrow 16.
[0026]
According to the steam turbine seal device of the third embodiment, during operation of the turbine, as shown in FIG. 3, the ring segment 11 and the tip of the seal fin 7 at the blade tip have an inclination S in the same direction in the axial direction. Since the configuration is provided, when the wheel side moves relatively in the direction of the arrow 16, that is, in the direction approaching the nozzle 1, it is possible to control the gap between the operating blade and the segment small. Therefore, during the operation of the turbine, the minimum gap is maintained following the dimensional change due to thermal expansion, so that the turbine efficiency can be improved.
[0027]
FIG. 4 shows a fourth embodiment of a steam turbine seal device according to the present invention.
[0028]
In the steam turbine seal device of the fourth embodiment, the ring segment 11 is integrally fixed to the seal ring holder 5 by bolts 17 as fixing means. An adjustment shim 18 is mounted between the bolt 17 and the seal ring holder 5.
[0029]
According to the steam turbine seal device of the fourth embodiment, the inner diameter of the ring segment 11 can be finely adjusted by adjusting the number (thickness) of the adjustment shims 18. Therefore, the adjustment of the gap between the seal fin 7 and the ring segment 11 becomes extremely easy.
[0030]
As in the steam turbine seal device of the fourth embodiment, the inner diameter of the ring segment 11 can be easily adjusted, so that even when the gap increases due to erosion during the operation of the turbine, the ring segment 11 and Since it is possible to easily restore the optimal gap without replacing other components, the maintenance cost is greatly reduced. Note that a fixing means such as a bolt 17 may be provided in a combination of a dovetail groove and a leaf spring as shown in the first embodiment, and an adjustment shim 18 may be provided to adjust the gap.
[0031]
FIG. 5 shows a fifth embodiment of a steam turbine seal device according to the present invention.
[0032]
In the steam turbine seal device of the fifth embodiment, the ring segment 11 is arranged in the seal ring holder 5 as in the fourth embodiment. A seal fin 7 is installed at the tip of the blade.
[0033]
In the steam turbine seal device according to the fifth embodiment, a gap is provided at a connection portion between the ring segment 11 and the seal ring holder 5 and a drain catch space 19 for trapping moisture is installed. Further, the seal ring holder 5 is provided with a drain hole 21 which is a through hole that communicates the inner surface side of the seal ring holder 5 and the outside of the diaphragm outer ring 4. Further, the drain catch space 19 is provided on the upstream side of the steam flow, that is, on the front end side (nozzle 1 side) of the foremost seal fin 7a of the seal fin 7 for the purpose of capturing moisture.
[0034]
According to the steam turbine seal device having such a configuration, the condensed moisture hits the front row seal fin 7a, is scattered in the outer peripheral direction of the wheel 6 by centrifugal force, and is captured by the drain catch space portion 19 provided in advance. Furthermore, the trapped moisture is discharged to the outside through a drain hole 21 which is a through hole communicating with the outside. Accordingly, moisture does not stay in the gap formed by the seal fin 7 and the ring segment 11, and the erosion of the seal fin 7 and the ring segment 11 is prevented. It is possible to maintain good performance for a long time.
[0035]
Moreover, in the steam turbine seal device of the first to fifth embodiments, it is preferable that a material having corrosion resistance is disposed on the inner surface of the ring segment 11. This corrosion resistant material can effectively prevent erosion induced by moisture during turbine operation.
[0036]
In addition, the steam turbine which installed the steam turbine seal apparatus of these 1st Embodiment to 5th Embodiment improves operating efficiency, and since it is excellent in corrosion resistance, it maintains the performance stable also in long-term operation | movement favorably. Therefore, it is possible to provide a highly efficient and highly reliable steam turbine.
[0037]
【The invention's effect】
According to the steam turbine seal device of the present invention and the steam turbine using the same, a separate ring segment is provided on the inner surface of the seal ring holder so that moisture can smoothly pass through the wall surface, thereby preventing erosion of the seal ring holder. Therefore, it is possible to provide a highly efficient and reliable steam turbine. In addition, even when the ring segment is eroded, the restoration work can be easily and reliably performed by replacing the ring segment having a separate structure.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a structural diagram showing a first embodiment of a steam turbine seal device according to the present invention.
FIG. 2 is a structural diagram showing a second embodiment of a steam turbine seal device according to the present invention.
FIG. 3 is a structural diagram showing a third embodiment of a steam turbine seal device according to the present invention.
FIG. 4 is a structural diagram showing a fourth embodiment of a steam turbine seal device according to the present invention.
FIG. 5 is a structural diagram showing a fifth embodiment of a steam turbine seal device according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Nozzle 2 Blade 3 Diaphragm inner ring 4 Diaphragm outer ring 5 Seal ring holder 6 Wheel 7 Seal fin 7a Front row fin 11 Ring segment 14 Arrow 15 indicating steam flow (during nozzle circulation) Arrow 16 indicating leaked steam flow (moisture) Arrow indicating movement direction 17 Bolt 18 Adjustment shim 19 Drain catch space 21 Drain hole

Claims (5)

タービンホイールと、このタービンホイールに植設された羽根と、この羽根の先端部に設けられたシールフィンと、ダイアフラム外輪と、ダイアフラム内輪と、前記ダイアフラム外輪と前記ダイアフラム内輪に挟持されたノズル翼とからなる蒸気タービンにおいて、前記ダイアフラム外輪から延設されたシールリングホルダーの内周面の前記羽根先端部と対向する部分に着脱可能なリングセグメントを設置し、前記シールフィンと前記リングセグメントとで形成される間隙を調整可能に設けるとともに、前記シールリングホルダー上流側内径をφA、前記リングセグメント内径をφB、前記シールリングホルダー下流側内径をφCとしたとき、
φA<φB<φC
として作動流体の流れに従って上流側から下流側にかけて内径を増大するように構成したことを特徴とする蒸気タービンシール装置。
A turbine wheel, a blade implanted in the turbine wheel, a seal fin provided at a tip of the blade, a diaphragm outer ring, a diaphragm inner ring, and a nozzle blade sandwiched between the diaphragm outer ring and the diaphragm inner ring In the steam turbine comprising: a detachable ring segment is installed at a portion of the inner peripheral surface of the seal ring holder that extends from the outer ring of the diaphragm that faces the tip of the blade, and is formed by the seal fin and the ring segment And the seal ring holder upstream inner diameter is φA, the ring segment inner diameter is φB, and the seal ring holder downstream inner diameter is φC,
φA <φB <φC
A steam turbine seal device configured to increase the inner diameter from the upstream side to the downstream side according to the flow of the working fluid.
作動流体の上流側から下流側に沿って前記リングセグメントの内径が漸次的に増大するように、前記リングセグメント内周面に傾斜を設けたことを特徴とする請求項1記載の蒸気タービンシール装置。  The steam turbine seal device according to claim 1, wherein an inclination is provided on an inner peripheral surface of the ring segment so that an inner diameter of the ring segment gradually increases from the upstream side to the downstream side of the working fluid. . 前記リングセグメントを固定手段により前記シールリングホルダーに固定し、前記固定手段を調整することにより、前記動翼先端部のシールフィンとリングセグメントとの間隙が調整可能に設けたことを特徴とする請求項1記載の蒸気タービンシール装置。  The ring segment is fixed to the seal ring holder by a fixing unit, and the fixing unit is adjusted to adjust the gap between the seal fin at the tip of the moving blade and the ring segment. The steam turbine seal device according to Item 1. 前記リングセグメントが耐食性の材料で構成されたことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の蒸気タービンシール装置。The steam turbine seal device according to any one of claims 1 to 3, wherein the ring segment is made of a corrosion-resistant material. 請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の蒸気タービンシール装置を備えた蒸気タービン。A steam turbine comprising the steam turbine seal device according to any one of claims 1 to 4 .
JP2003168014A 2003-06-12 2003-06-12 Steam turbine seal device and steam turbine provided with the same Expired - Lifetime JP4387697B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003168014A JP4387697B2 (en) 2003-06-12 2003-06-12 Steam turbine seal device and steam turbine provided with the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003168014A JP4387697B2 (en) 2003-06-12 2003-06-12 Steam turbine seal device and steam turbine provided with the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005002917A JP2005002917A (en) 2005-01-06
JP4387697B2 true JP4387697B2 (en) 2009-12-16

Family

ID=34093644

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003168014A Expired - Lifetime JP4387697B2 (en) 2003-06-12 2003-06-12 Steam turbine seal device and steam turbine provided with the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4387697B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11293297B2 (en) 2020-06-23 2022-04-05 Doosan Heavy Industries & Construction Co., Ltd. Apparatus for controlling turbine blade tip clearance and gas turbine including the same

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007138864A (en) * 2005-11-21 2007-06-07 Toshiba Corp Steam turbine stage and steam turbine
JP2008169705A (en) * 2007-01-09 2008-07-24 Toshiba Corp Steam turbine
JP5823305B2 (en) * 2012-01-19 2015-11-25 株式会社東芝 Steam turbine and steam turbine blades
US9145786B2 (en) 2012-04-17 2015-09-29 General Electric Company Method and apparatus for turbine clearance flow reduction
JP6869777B2 (en) * 2017-03-30 2021-05-12 三菱パワー株式会社 Drain remover and steam turbine
KR102485641B1 (en) * 2018-07-13 2023-01-06 미츠비시 파워 가부시키가이샤 Manufacturing method of flow guide, steam turbine, inner member and flow guide
JP7267109B2 (en) * 2019-05-31 2023-05-01 三菱重工業株式会社 Steam turbine seal clearance adjustment method

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56162209A (en) * 1980-05-21 1981-12-14 Hitachi Ltd Structure of seal fin
JPS57116103A (en) * 1981-01-09 1982-07-20 Hitachi Ltd Preventive device for leakage of working fluid for axial-flow turbine and compressor
JPS57132036U (en) * 1981-02-13 1982-08-17
JPS59175607U (en) * 1983-05-13 1984-11-24 株式会社日立製作所 Seal ring for axial flow fluid machinery
JPS61265305A (en) * 1985-05-21 1986-11-25 Toshiba Corp Steam turbine
JPH0739805B2 (en) * 1986-04-22 1995-05-01 株式会社東芝 Turbine seal clearance adjustment device
JP2670321B2 (en) * 1988-11-17 1997-10-29 株式会社東芝 Nozzle diaphragm of steam turbine
US5203673A (en) * 1992-01-21 1993-04-20 Westinghouse Electric Corp. Tip clearance control apparatus for a turbo-machine blade
JP2001073706A (en) * 1999-09-06 2001-03-21 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Repair method of turbine rotor blade
JP2001123803A (en) * 1999-10-21 2001-05-08 Toshiba Corp Sealing device, steam turbine having the device, and power generating plant
JP4011296B2 (en) * 2001-02-14 2007-11-21 株式会社日立製作所 gas turbine
EP1243756A1 (en) * 2001-03-23 2002-09-25 Siemens Aktiengesellschaft Turbine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11293297B2 (en) 2020-06-23 2022-04-05 Doosan Heavy Industries & Construction Co., Ltd. Apparatus for controlling turbine blade tip clearance and gas turbine including the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP2005002917A (en) 2005-01-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7500824B2 (en) Angel wing abradable seal and sealing method
US10287895B2 (en) Midspan shrouded turbine rotor blades
US9009965B2 (en) Method to center locate cutter teeth on shrouded turbine blades
US10648346B2 (en) Shroud configurations for turbine rotor blades
US9145788B2 (en) Retrofittable interstage angled seal
EP3042043B1 (en) Turbomachine bucket having angel wing seal for differently sized discouragers and related fitting method
EP2249066A1 (en) Sealing apparatus and method for steam turbines
JP4387697B2 (en) Steam turbine seal device and steam turbine provided with the same
JP2010019261A (en) Spring seal for turbine dovetail
JP2007278287A (en) Gas turbine compressor casing flowpath ring and assembly method of stator casing
US10472980B2 (en) Gas turbine seals
US6752589B2 (en) Method and apparatus for retrofitting a steam turbine and a retrofitted steam turbine
US20070040335A1 (en) Axially adjustable sealing ring
JP2011140943A (en) Adverse pressure gradient seal mechanism
RU2607195C2 (en) Sealing assembly and rotary machine
US20160108737A1 (en) Blade system, and corresponding method of manufacturing a blade system
US6571470B1 (en) Method of retrofitting seals in a gas turbine
JP2009191850A (en) Steam turbine engine and method of assembling the same
JP6833598B2 (en) Nozzle diaphragm, steam turbine
JP2005127198A (en) Turbine and sealing structure of stationary blade root section and moving blade root section
JP2017172382A (en) Steam turbine
JP2000274261A (en) Gas turbine
JP2017150360A (en) Condensed water discharge structure of steam turbine and adjustment method for flow channel cross sectional area of discharge groove of steam turbine
CN106812557B (en) The method and device of macro and micro servo centre frame vibration damping adjusting steam turbine sealing gland
US20170159464A1 (en) Run-up surface for the guide-vane shroud plate and the rotor-blade base plate

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060209

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080710

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080715

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080912

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090120

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090312

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20090908

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20091001

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 4387697

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121009

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131009

Year of fee payment: 4

EXPY Cancellation because of completion of term