JP4541813B2 - 蒸気タービン低圧排気室 - Google Patents

Description

本発明は、蒸気タービン低圧排気室に係り、特に、排気室における損失を低減できる構造を有する蒸気タービン低圧排気室に関する。

従来の軸流蒸気タービンは、下流側のダクトに結合する外部ケーシングと、外部ケーシングに載置され上半部と下半部からなる内部ケーシングと、外部ケーシング及び内部ケーシング間に形成された排気流路と、排気室のダクト側に形成された排気室出口とかならう低圧排気室を備えている。ここで、例えば、特開２０００−４５７０９号公報に記載されているように、内部ケーシングの形状は、内部ケーシングの半径方向に断面をとった場合、ダクト側に向かって先細となる二等辺三角形となっている。

特開２０００−４５７０９号公報

低圧最終段動翼から流出した蒸気は、タービン軸方向の外部ケーシングの対向面へと向かって流れ、排気室上方及び下方へと分岐し、排気室下部に設置される復水器へと導かれる。この際、低圧最終段動翼から流出し、下方へと向かう流れは最終段出口に設けられたスチームガイド及びベアリングコーンに沿って流れる。この時、排気流路面積が十分でないと、円滑な流れとならず、損失が生じるという問題があった。

本発明の目的は、排気室における損失を低減できる蒸気タービン低圧排気室を提供することにある。

（１）上記目的を達成するために、本発明は、タービンの最終段動翼の下流側に設けられ、スチームガイドと内部に軸受箱を有するベアリングコーンによって排気流路を形成する蒸気タービン低圧排気室であって、前記ベアリングコーンの下部及び側面部の形状が、前記動翼を保持するロータの動翼の根元部からロータの軸方向に平行な線よりも、ロータ側に湾曲した形状であり、前記ベアリングコーンの上部の形状は、半円錐形状である。
かかる構成により、排気室における損失を低減し得るものとなる。

本発明によれば、排気室における損失を低減できる。

以下、図１〜図３を用いて、本発明の一実施形態による蒸気タービン低圧排気室の構成について説明する。
図１は、本発明の一実施形態による蒸気タービン低圧排気室の構成を示す縦断面図である。図２は、本発明の一実施形態による蒸気タービン低圧排気室の構成を示す横断面図である。図３は、本発明の一実施形態による蒸気タービン低圧排気室の構成を示す分解斜視図である。各図において、同一符号は、同一部分を示している。

図１において、低圧蒸気タービンのロータ１には、低圧タービン動翼２が取り付けられている。低圧タービン動翼２の下流側の先端側には、最終段動翼から流出した蒸気の半径方向の流れを規制する上半スチームガイド３及び下半スチームガイド３が、それぞれ、ロータ１を収納する上半内部ケーシング１０及び下半内部ケーシング１２に取り付けられている。上半内部ケーシング１０の外周には、蒸気タービンの上方を覆う上半外部ケーシング９が設けられている。下半内部ケーシング１２の外周には、下半外部ケーシング１１が設けられている。

また、軸受箱７の内部には、軸受６が収納されている。軸受箱７は、下半箱と上半箱とから構成され、上半箱を取り外すことにより、軸受６の点検補修が可能である。軸受箱７は、軸受箱支持リブ１３によって支持されている。下半ベアリングコーン５Ｂは、下半外部ケーシング１１に取り付けられている。上半ベアリングコーン５Ａは、上半外部ケーシング９に取り付けられている。

ここで、スチームガイド３，４とベアリングコーン５Ａ，５Ｂとの間に、低圧最終段動翼２から復水器への排気流路８Ａ，８Ｂが形成される。このような構造となっている蒸気タービン低圧排気室においては、ロータ１に取り付けられた低圧最終段動翼２を通過した上半側の蒸気流１４は上半スチームガイド３とベアリングコーン５とで形成された排気流路８Ａを通り、上半外部ケーシング９と上半内部ケーシング１０に囲まれた空間を経由し、下方へと導かれる。一方、下半側の蒸気流１４は、下半スチームガイド４とベアリングコーン５にて形成された排気流路８Ｂを通った後、直接下方へと流れ込み、上半側からの流れと合流して復水器へと排気される。

ここで、本実施形態における特徴は、下半ベアリングコーン５Ｂの下部側をロータ側に湾曲した形状としたこと、及び下半ベアリングコーン５Ｂの側面及び上半ベアリングコーン５Ａの側面をロータ側に湾曲した形状としたことである。すなわち、図１に示すように、下半ベアリングコーン５Ｂの下部側の湾曲面部５Ｂ１は、ロータ１の動翼２の根元部からロータ１の軸方向（Ｘ方向）に平行な線Ｃ１よりも、ロータ１の側に湾曲した形状となっている。また、図２に示すように、下半ベアリングコーン５Ｂの両方の側面側の湾曲面部５Ｂ２，５Ｂ３は、ロータ１の動翼２の根元部からロータ１の軸方向（Ｘ方向）に平行な線Ｃ２，Ｃ３よりも、ロータ１の側に湾曲した形状となっている。さらに、図３に示すように、上半ベアリングコーン５Ａの両方の側面側の湾曲面部５Ａ２，５Ａ３は、下半ベアリングコーン５Ｂの両方の側面側の湾曲面部５Ｂ２，５Ｂ３と同様に、ロータ１の動翼２の根元部からロータ１の軸方向（Ｘ方向）に平行な線よりも、ロータ１の側に湾曲した形状となっている。なお、上半ベアリングコーン５Ａの上部側は従来と同様に、円錐形状のままである。ただし、上半ベアリングコーン５Ａの上部側の形状については、円錐形状に限らず、軸受箱７の間の隙間が軸受箱７を矢印Ｄで示すように上部に持ち上げた後、引き抜くのに十分なスペースがあるのであれば、他の形状にしてもよいものである。なお、製造性を考えると、円錐形状が好ましいものである。

ここで、従来の低圧排気室構造では、ベアリングコーン５Ａ，５Ｂは、円錐形状をしており、排気室下半については、下半スチームガイド４とベアリングコーン５Ｂとの間に形成された排気流路８Ｂを蒸気は下方へと流れる。また排気室上半については、上半スチームガイド３とベアリングコーン５Ａとの間に形成された排気流路８Ａを通り、上半外部ケーシング９と上半内部ケーシング１０とで形成される空間に回り込み、下方へと流れる。そして、上半及び下半からの下方への流れは合流し、復水器へと導かれる。この複雑な流れによる損失が蒸気タービンの性能を低下させる大きな要因となっている。

それに対して、下半ベアリングコーン５Ｂの下部側と、上・下ベアリングコーン５Ａ，５Ｂの側面側をロータ側に湾曲した形状とすることにより、低圧最終段動翼２を出た後の下半における排気流路面積が拡大する。このため、下半における排気流路８Ｂを通って下方へと導かれる流れを円滑にすることができる。また、上半においては、上半ベアリングコーン５Ａの流路の水平断面積も拡大することになるため、上半の排気流路８Ａを通過し、上半外部ケーシング９と上半内部ケーシング１０間を回り込んで下方へと導かれる流れを円滑にすることができる。このため、低圧最終段動翼２を出た蒸気流１４の膨張を復水器圧力により近づけることができ、排気損失を低減することができる。

また、以上の構造とすることにより、ベアリングコーン５と軸受箱７の間のスペースを確保することができ、従来通りの作業性を維持できる。すなわち、上半外部ケーシング９を開放せずとも軸受箱７を矢印Ｄ方向に移動させて取り出し、軸受の点検及び補修を行うことができる。

さらに、通常、低圧最終段動翼２の根元部の圧力が高くなり、半径方向に圧力分布をもつが、ベアリングコーン５をロータ側に湾曲させることで、半径方向の圧力の不均一を緩和できる。

なお、下半における排気流路の断面積を従来と同等にする場合には、排気室の性能を維持したまま、低圧排気室の軸方向長さを短くすることが可能であるので、排気室をコンパクトすることもできる。

以上説明したように、本実施形態によれば、蒸気タービン低圧排気室を構成するベアリングコーンの下部及び側面部の形状をロータ側に湾曲させ、下半における低圧最終段動翼出口部の流路面積を拡大することができる。また、上半から回り込んで下方へと導かれる流れについても、水平断面の流路が拡大される。このような排気流路の改善により、排気損失を低減することができる。また、作業性を維持できる。更に、低圧最終段動翼出口の半径方向圧力分布の不均一を緩和することができる。

本発明の一実施形態による蒸気タービン低圧排気室の構成を示す縦断面図である。 本発明の一実施形態による蒸気タービン低圧排気室の構成を示す横断面図である。 本発明の一実施形態による蒸気タービン低圧排気室の構成を示す分解斜視図である。

符号の説明

１…ロータ
２…低圧最終段動翼
３…上半スチームガイド
４…下半スチームガイド
５Ａ，５Ｂ…ベアリングコーン
６…軸受
７…軸受箱
８Ａ，８Ｂ…排気流路
９…上半外部ケーシング
１０…上半内部ケーシング
１１…下半外部ケーシング
１２…下半内部ケーシング

Claims (1)

1. タービンの最終段動翼の下流側に設けられ、スチームガイドと内部に軸受箱を有するベアリングコーンによって排気流路を形成する蒸気タービン低圧排気室であって、
   前記ベアリングコーンの下部及び側面部の形状が、前記動翼を保持するロータの動翼の根元部からロータの軸方向に平行な線よりも、ロータ側に湾曲した形状であり、
   前記ベアリングコーンの上部の形状は、半円錐形状であることを特徴とする蒸気タービン低圧排気室。

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