JP4586552B2 - 蒸気タービン - Google Patents

Description

この発明は、タービン軸にバラストピストンを備えた蒸気タービンに係わり、バラストピストンで発生した高温の漏れ蒸気が通流する管路の接続部分を二重管構造としたものに関するものである。

蒸気タービンは、高温・高圧の主蒸気を静翼と動翼とに通流させてタービン軸を回転させることで、この主蒸気が持つエネルギーを有用な動力に変換する回転機械装置であり、タービン発電機などの大形の回転負荷装置の駆動に用いられる原動機などとして広く採用されている。この種の蒸気タービンには、静翼で膨張されて高速になった主蒸気の衝撃力に加えて、動翼内でも主蒸気を膨張させて加速することで発生する反動力も利用して動力を発生し、タービン軸にはバラストピストンを備えて前記反動力を相殺して、タービン軸の軸長方向に働くスラスト力を低減するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照。)。
以下、図２〜図４を用いて従来例の蒸気タービンを説明する。まず、図２、図３により従来の一例の蒸気タービンを説明する。ここで、図２は従来の一例の蒸気タービンを説明するその要部を示す説明図であり、図３は図２におけるＰ部の拡大断面図である。図２、図３に示した従来の一例の蒸気タービン９は、蒸気加減弁９１を介して流入させた高温・高圧の主蒸気９９を静翼９２と動翼９３とに通流させることで動力を発生させタービン軸８を回転させている。蒸気タービン９では、静翼９２および動翼９３のそれぞれは環状翼列として形成され、主蒸気９９の通流方向に関して互いに隣接して配設された静翼９２と動翼９３の各１組で１段の翼段を構成した多段の翼段を備えている。タービン軸８は図２から明らかなように多数の段付部やテーパー部などを持つ円柱状の軸体であり、軸長の中央部分に翼段数に対応する組数の動翼９３を取り付けると共に、不図示の回転負荷装置を接続するためのカップリング８１，円板状のバラストピストン８２などが一体に形成されている。カップリング８１は、この事例の場合には、タービン軸８の主蒸気９９の排気９８が排出される側の端部に形成され、バラストピストン８２は主蒸気９９の流入端に位置する動翼９３よりも反カップリング８１側に位置してケーシング７で覆われる部位に形成されている。蒸気タービン９では、静翼９２で膨張されて高速になった主蒸気９９の衝撃力に加えて、動翼９３内でも主蒸気９９を膨張させて加速することで発生する反動力も利用して動力を発生している。

バラストピストン８２はこの反動力を相殺し、タービン軸８にその軸長方向に働くスラスト力を低減するために備えられている。バラストピストン８２の動翼９３側の側面が置かれる空間は主蒸気９９の圧力値に対応する高圧が加わっている高圧部であるので、バラストピストン８２の反カップリング８１側の側面が置かれる空間９４を低圧部とすることで、反動力を相殺する相殺力をバラストピストン８２に発生させている。ケーシング７は、静翼９２の支持，主蒸気９９のシールなどを主な役目とし、静翼９２，動翼９３などの主蒸気９９が持つエネルギーの回転動力への変換部の外周を覆って全体として筒状に形成された構造体であり、基礎８９（図２にその一部を示す）に据え付けられ、蒸気タービン９の組み立て作業の必要から上下に２分割されている。ケーシング７の排気９８の排出端側には図示しない復水器が設置されている。ケーシング７は、蒸気タービン９がこの事例の場合には高中圧部と低圧部とで構成されていることに対応させて、高中圧ケーシング７Ａと低圧ケーシング７Ｂとで構成されている。この事例の蒸気タービン９には、低圧ケーシング７Ｂの高中圧ケーシング７Ａと隣接しあう部位に、後記する低圧ヒータ６１に供給する蒸気９６を抽気するための抽気室９５が形成されており、また、この抽気室９５の外周側に隣接させて、蒸気９６を通流させる抽気管６３を接続する抽気管用の接続室部９５１が設けられている。

この接続室部９５１が形成されている部位の低圧ケーシング７Ｂの構造は、図３に示すように、接続室部９５１を、抽気室９５部分の外周板７４，排気９８の通流路の高中圧ケーシング７Ａ側の端板７５，排気９８の通流路との間を仕切る仕切板７６，排気９８の通流路との間を仕切る役目も果たしている塞ぎ板７７と，外周板７４の外周側にケーシング７の周方向に沿って配設された不図示の隔壁板とによって周囲を区切ることで形成するようにしている。この接続室部９５１と抽気室９５とは、外周板７４に設けられた開口部７４１を介して連通されており、端板７５の接続室部９５１を形成している部位には、接続室部９５１と連通させて抽気管用の接続部７１が配設されている。外周板７４の高中圧ケーシング７Ａ側の端部には、低圧ケーシング７Ｂと高中圧ケーシング７Ａとを接続するためのフランジ７３が設けられ、外周板７４の反高中圧ケーシング７Ａ側の端部には、低圧部の静翼ホルダー支持用のフランジ７８Ｂが設けられている。なお、フランジ７３と接続しあう高中圧ケーシング７Ａのフランジはフランジ７８Ａであり、フランジ７３とフランジ７８Ａとは、六角ボルトなどの締結体７３１によって互いに締結されている。

この蒸気タービン９には、低圧ヒータ６１、ストップ弁６２、ボイラ（不図示）、ボイラ給水ポンプ（不図示）などの補機類が備えられており、排気９８が復水器により液化された水（不図示）は、ボイラにより再び高温・高圧の主蒸気９９とされている。低圧ヒータ６１は、抽気室９５から抽気された蒸気９６と、復水器からボイラに向かう水とを熱交換させて、蒸気タービン９が設置されたプラントの熱効率を向上させるという役割を担う補機である。ストップ弁６２は、低圧ヒータ６１の保守・点検作業の実施などのために低圧ヒータ６１の運転を停止する際に閉じられて、蒸気９６の低圧ヒータ６１への通流を停止するために設けられている。抽気室９５から抽気された蒸気９６を低圧ヒータ６１に通流させるために抽気管６３が設けられている。この抽気管６３は、接続室部９５１に連通させて配設された接続部７１に接続されている。

また、蒸気タービン９では、空間９４を低圧部とするために、空間９４の圧力を抽気室９５の圧力と同等値にするようにしている。このために、高中圧ケーシング７Ａの空間９４を覆って設けられている部位に、抽気室９５内の蒸気９６を通気するバランス管６４を接続するための空間９４側のバランス管用の接続部７２が配設されている。蒸気タービン９では、抽気室９５内の蒸気９６の圧力値は、一般的な蒸気タービンの場合と同様に、主蒸気９９の持つ圧力値と対比してかなり低い値を持っている。バランス管６４は、この事例の場合には、この接続部７２と抽気管６３との間を連結するように配設されている。そうして、バラストピストン８２は、その両側面の一方の側面（動翼９３側の側面）は主蒸気９９の圧力値に対応する高圧が与えられている高圧部に面しており、また、他方の側面（反カップリング８１側の側面）は抽気室９５内の蒸気９６の圧力が与えられて低圧部とされた空間９４に面している。この両側面の圧力差によってバラストピストン８２は前記反動力を相殺する相殺力を発生できるのであるが、この両側面の圧力差によってバラストピストン８２には、主蒸気９９を発生源として高圧部から低圧部である空間９４に向かって漏れる高温の漏れ蒸気９７が生じる。漏れ蒸気９７は、空間９４をバランス管用の接続部７２から流れ出てバランス管６４内を通流する。

そうして、この漏れ蒸気９７は、ストップ弁６２が開かれている蒸気タービン９の通常運転時には、バランス管６４から抽気管６３に流れ込んで蒸気９６と合流し、以降、蒸気９６と共に抽気管６３→ストップ弁６２→低圧ヒータ６１の経路で通流する。また、漏れ蒸気９７は、ストップ弁６２が閉じられて蒸気９６の低圧ヒータ６１への通流が停止された場合には、バランス管６４から抽気管６３に流れ込んだ後、抽気管６３内を蒸気タービン９の通常運転時の場合とは逆方向に通流し接続室部９５１に流れ込み、さらに、開口部７４１から抽気室９５に流れ込んで抽気室９５内の蒸気と合流する。漏れ蒸気９７の流量は抽気室９５内の蒸気量に対してかなり少量なので、抽気室９５内の蒸気の状態は漏れ蒸気９７の有無によって実質的な影響を受けることはない。そうして、前述した蒸気タービン９に関する説明から、主蒸気９９よりも低圧の蒸気９６と，高温の漏れ蒸気９７とに関わって接続室部９５１が果たす役目を整理すると、抽気管用の接続室部９５１は、バランス管６４を介してバラストピストン８２の部位に蒸気９６を抽気室９５から通気させると共に、低圧ヒータ６１の運転停止時に，バラストピストン８２で発生した漏れ蒸気９７をバランス管６４を介して流入させて抽気室９５に通流させるということになり、また、この場合の抽気管６３は、ストップ弁６２の閉塞時にはバラストピストン８２で発生した高温の漏れ蒸気９７が通流する管路であるということができる。

次に、図４を用いて従来の異なる例の蒸気タービンを説明する。ここで、図４は従来の異なる例の蒸気タービンを説明する説明図で、（ａ）はその要部を示す断面図であり、（ｂ）は図４の（ａ）におけるＢ矢視図である。なお、図４（ｂ）では図４（ａ）に示した締結体７３１の図示を省略している。なおまた、以下の説明においては、図２、図３に示した従来の一例の蒸気タービン９と同一部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。図４にその要部を示した従来の異なる例の蒸気タービン９Ａは、図２、図３により示した従来の一例の蒸気タービン９に対し、抽気室９５の外周側に隣接させて、バランス管用の接続室部９５２を追加して設けるようにした蒸気タービンである。この事例の場合には、接続室部９５２は接続室部９５１（図４には不図示）に対して、外周板７４の外周側にケーシング７の周方向に沿って、接続室部９５１の両側のそれぞれに隣接させて設けられている。それぞれの接続室部９５２は、外周板７４，端板７５，仕切板７６，塞ぎ板７７と，外周板７４の外周側にケーシング７の周方向に沿って配設された不図示の隔壁板とによって周囲を区切ることで形成されており、内部には内部空間９５３が形成されている。この接続室部９５２は、外周板７４に設けられた開口部７４２を介して抽気室９５と連通されており、端板７５の接続室部９５２を形成している部位には、内部空間９５３と連通させて、この事例の場合のバランス管６４の接続相手であるバランス管用の接続部７９が配設されている。

蒸気タービン９Ａを蒸気タービン９と対比すると、蒸気タービン９が抽気室９５側のバランス管用の接続部として抽気管６３を利用するのに対し、蒸気タービン９Ａは抽気室９５側のバランス管用の接続部として、バランス管専用の接続部７９を持つと共に、この接続部７９が配設された接続室部９５２を備えるようにしたことが相異点であると言うことができる。蒸気タービン９Ａのように、抽気管用の接続部７１（図４には不図示）とバランス管用の接続部７９との両方を備えるようにした蒸気タービンは、抽気管６３（図４には不図示）から供給する蒸気９６（図４には不図示）の量が多い場合に一般的に採用されている。蒸気タービン９Ａの場合の漏れ蒸気９７の通流経路に関して述べると、バランス管６４内を通流してきた漏れ蒸気９７は、バランス管６４から接続部７９を経て接続室部９５２の内部空間９５３に流れ込み、さらに、開口部７４２から抽気室９５に流れ込んで抽気室９５内の蒸気と合流する。漏れ蒸気９７の流入による抽気室９５内の蒸気の状態の変化は、前述の蒸気タービン９のストップ弁６２が閉じられた場合と全く同様に、漏れ蒸気９７の有無によって実質的な影響を受けることはない。

なお、蒸気タービン９Ａも、蒸気タービン９の場合と同様に、いずれも図４には不図示の、低圧ヒータ６１、ストップ弁６２、ボイラ、ボイラ給水ポンプなどの補機類が備えられており、蒸気タービン９Ａの通常運転時にはストップ弁６２が開かれて抽気管６３から低圧ヒータ６１に蒸気９６の供給が行われ、ストップ弁６２が閉じられた場合には低圧ヒータ６１への蒸気９６の供給は停止される。そうして、蒸気タービン９Ａの場合には、漏れ蒸気９７の通流状態は蒸気タービン９の場合とは異なり、低圧ヒータ６１への蒸気９６の供給の有無には無関係に、蒸気タービン９Ａの運転時には常にバランス管６４→接続室部９５２（接続部７９→内部空間９５３）→抽気室９５の経路で通流する。そうして、前述した蒸気タービン９Ａに関する説明から、蒸気９６と漏れ蒸気９７とに関わって接続室部９５２が果たす役目を整理すると、バランス管用の接続室部９５２は、バランス管６４を介してバラストピストン８２の部位に蒸気９６を抽気室９５から通気させると共に、バラストピストン８２で発生した漏れ蒸気９７をバランス管６４を介して常時流入させて抽気室９５に通流させるということになり、また、この場合のバランス管６４は、バラストピストン８２で発生した高温の漏れ蒸気９７が常時通流する管路であるということができる。
特開２００２−２０６４０７号公報 （第２−４頁、第３−５図）

前述した従来技術による蒸気タービン９，９Ａでは、後記することが問題とされその解決が望まれている。まず、蒸気タービン９Ａでは、その運転時には高温の漏れ蒸気９７が、バランス管用の接続室部９５２に常時流入し、さらに開口部７４２から抽気室９５に流れ込んでいる。このために、接続室部９５２には漏れ蒸気９７が充満されて高温となり、これに伴って接続室部９５２に隣接している部位のフランジ７３が部分的に高温となり、この部分的に高温となった部位のフランジ７３に局部的に高い熱応力が発生する。低圧ケーシング７Ｂのフランジ７３は、高中圧ケーシング７Ａのフランジ７８Ａと六角ボルトなどの締結体７３１によって互いに締結されているが、前記局部的に高い熱応力の値やその発生状態によっては、局部的に高い熱応力による影響が締結体７３１による締結力を上回ってしまう懸念がある。もしも、局部的に高い熱応力による影響が締結体７３１による締結力を上回ってしまうと、この部位のフランジ７３に局部的な熱変形が生じて蒸気漏れが生じてしまうことになる。したがって、接続室部９５２が漏れ蒸気９７によって高温となる問題への対処が強く要望されている。

また、蒸気タービン９では、低圧ヒータ６１の保守・点検作業の実施などのために低圧ヒータ６１の運転を停止する際にストップ弁６２が閉じられるが、ストップ弁６２が閉じられると、バランス管６４から抽気管６３に流入している漏れ蒸気９７は、抽気管６３内を蒸気タービン９の通常運転時の場合とは逆方向に通流し、抽気管用の接続室部９５１に流入し、さらに、開口部７４１から抽気室９５に流れ込むことになる。そうして、このことによって、接続室部９５１に漏れ蒸気９７が充満されて高温となり、これに伴って接続室部９５１に隣接している部位のフランジ７３に部分的に高温となる。このフランジ７３が部分的に高温となることによって起こる問題は、蒸気タービン９Ａに対して前記した内容と同様である。
蒸気タービン９では、高温の漏れ蒸気９７によってフランジ７３が部分的に高温になる問題は、蒸気タービン９Ａの場合とは異なって、低圧ヒータ６１を運転停止するという限定的な状態において発生する問題である。しかし、低圧ヒータ６１の運転停止時にフランジ７３に蒸気漏れが生じてしまうことになると、低圧ヒータ６１の保守・点検時には蒸気タービン９を停止しなければならないことになり、蒸気タービン９の停止・再起動には多大な費用と時間を要するので、蒸気タービン９の場合でも、接続室部９５１が漏れ蒸気９７によって高温となる問題への対処が強く要望されている。すなわち、接続室部９５１，接続室部９５２などの漏れ蒸気９７が通流する管路が接続される接続室部を持つ従来例の蒸気タービン９，９Ａは、接続室部に高温の漏れ蒸気９７の流入があってもその周辺部に熱的影響を与えないようにするよう、強く要望されている。したがってこの発明の目的は、高温の漏れ蒸気が通流する管路が接続される接続室部に漏れ蒸気の流入があっても、その周辺部に熱的影響を与えないようにした蒸気タービンを提供することにある。

この発明では前述の目的は、
１）高温・高圧の主蒸気が持つエネルギーを回転動力に変換してタービン軸を回転させると共にその回転動力へ変換する部分をケーシングで覆うようにした蒸気タービンであって、このタービン軸に備えられた円板状のバラストピストンの一方の面に高圧の前記主蒸気を与えると共に，他方の面にこの蒸気タービン内の前記主蒸気よりも低い圧力値を持つ低圧蒸気をバランス管を介して与えるようにした蒸気タービンにおいて、
前記低圧蒸気が存在している部位の前記ケーシングの外周板の外周側に形成された接続室部は、前記バランス管を介して前記バラストピストンの他方の面に与える前記低圧蒸気を通気させると共に，前記バラストピストンに一方の面の前記主蒸気の圧力と他方の面の低圧蒸気の圧力との圧力差によって生じた漏れ蒸気をバランス管を介して流入させて低圧蒸気が存在している部位に通流させるものであり、前記バランス管に接続されて前記低圧蒸気の通気と前記漏れ蒸気の通流とをバランス管との間で相互に行うようにする内管と、この内管との間に間隔が形成されるようにして内管を囲んで設けられた外管と、前記内管と前記外管とを管長方向の相対的な移動が可能なようにして気密に接続する薄板材製の支持体とを備え、この内管は前記バランス管に接続される端部とは反対側の端部を前記ケーシングの外周板に設けられた貫通口との間に間隙が形成されるようにしてこの貫通口を貫通させて前記低圧蒸気が存在している部位に突出させるようにしたこと、または、
２）前記１項に記載の手段において、前記接続室部はこの蒸気タービンの低圧ケーシング内に形成されている抽気室の部位の前記低圧ケーシングの外周板の外周側に形成され、前記低圧蒸気として前記抽気室内の低圧蒸気を前記バランス管に通気させるようにするものであることより達成される。

この発明による蒸気タービンでは、前記課題を解決するための手段の項で述べた構成とすることで、次記の効果を得られる。まず、接続室部にバランス管から流入した高温の漏れ蒸気は、内管の管路内を通流して抽気室などの低圧蒸気の存在部位内に突出されたその先端部から低圧蒸気の存在部位内に吐出され、漏れ蒸気よりもかなり低温の低圧蒸気に直ちに合流して混じり合う。漏れ蒸気の流量は低圧蒸気の存在部位内の低圧蒸気の蒸気量に対してかなり少量なので、低圧蒸気の存在部位内の低圧蒸気の温度状態は漏れ蒸気の有無によって実質的な影響を受けることはない。また、内管の先端部が貫通される貫通口の内管との間に形成されている間隙から低圧蒸気の存在部位内の低圧蒸気が流入されることで、接続室部の内部空間は低温の低圧蒸気で満たされる。また、接続室部で漏れ蒸気が持つ高温の影響を直接受ける部位は、漏れ蒸気が通流する内管に限定することができる。

また、漏れ蒸気が持つ高温の影響を間接的に受ける部位は、内管に熱伝導的に接触したり，内管に近接して配置されたりしている部位のみに限定できる。前者は内管を支持する支持体などであるが、支持体は薄板材製のために支持面積を抑えることができると共に、内部空間内の低圧蒸気で冷却されることで、支持体の外管側の温度を、低圧蒸気の存在部位内の低圧蒸気が持つ温度値にかなり近い温度値に抑制することができる。後者は内管が開口部を貫通する部位であるが、内管と開口部との間には間隙が形成されていて両者の直接な接触が防止されると共に、この開口部が形成されている部材の前記内部空間を形成している部位では、その内部空間側の面は内部空間内の低圧蒸気で冷却され、その反内部空間側の面は低圧蒸気の存在部位内の低圧蒸気で冷却されることで、支持体の外管側の温度を、この場合にも、低圧蒸気の存在部位内の低圧蒸気が持つ温度値にかなり近い温度値に抑制することができる。

すなわち、この発明の蒸気タービンの接続室部では、その外管の温度を内部空間内の低圧蒸気の温度、換言すると、前記低圧蒸気の存在部位内の低圧蒸気の温度とほぼ同等程度に保持することが可能になる。このことは、この発明による蒸気タービンでは、その接続室部にバランス管から高温の漏れ蒸気が流入される条件が常時であるか間欠的であるかに係わらず、接続室部の外管の温度を低圧蒸気の存在部位内の低圧蒸気の温度とほぼ同等程度の低温に保持することが可能になることを意味する。これにより、従来例の蒸気タービンで発生していた、接続室部への高温の漏れ蒸気の流入により、接続室部に隣接する部位のフランジが部分的に高温になることが原因での蒸気漏れ発生の懸念を完全に払拭することが可能になるとの効果を得られる。
また、この発明による蒸気タービンの接続室部の内管および外管は、蒸気タービンの運転状態などに従って生じるそれぞれの温度条件に応じてそれぞれに熱膨張をすることになるが、その結果、内管と外管との間にはそれ等の管長方向に相対的な移動が発生することになる。接続室部の支持体にはこの相対的な移動の結果が直接に加えられることになるが、支持体が薄板材製とされていることによって、さしたる応力の発生を伴うことなしに、この相対的な移動に追従することができる。すなわち、この発明による薄板材製の支持体を用いることによって、外管の高温化の抑制と、内管と外管との熱膨張差に基因して発生する応力の抑制とを、同時に得ることが可能になるとの効果を得られる。

以下この発明を実施するための最良の形態を図１を参照して詳細に説明する。ここで図１は、この発明の実施の形態の一例による蒸気タービンを説明する説明図で、（ａ）はその要部を示す断面図であり、（ｂ）は図１の（ａ）におけるＡ矢視図である。なお、図１（ｂ）では図１（ａ）に示した締結体７３１，保護体などの図示を省略している。なおまた、以下の説明においては、図４に示した従来の異なる例による蒸気タービンと同一部分には同じ符号を付し、その説明を省略する。図１にその要部を示したこの発明の一例による蒸気タービン１は、図４により示した従来の異なる例の蒸気タービン９Ａに対して、バランス管用の接続室部９５２に替えて、バランス管用の接続室部２を用いるようにした蒸気タービンである。接続室部２は、蒸気タービン９Ａの接続室部９５２が配設されている部位と同一部位に、蒸気タービン９Ａの場合と同様に、外周板７４の外周側にケーシング７の周方向に沿って、抽気管用の接続室部９５１（図１には不図示）の両側のそれぞれに隣接させて配設されている。それぞれの接続室部２は、外周板７４，端板７５，仕切板７６，塞ぎ板７７と，外周板７４の外周側にケーシング７の周方向に沿って配設された不図示の隔壁板とによって周囲を区切られて形成された室内空間９５３を備えていることは、従来例による接続室部９５２と同様である。

接続室部２の場合のバランス管６４の接続相手であるバランス管用の接続部３１は、端板７５の室内空間９５３を形成している部位に設けられた開口３４を貫通し、室内空間９５３内に挿入されており、室内空間９５３のほぼ中央部付近で挿入用内管３２に気密に接合されている。挿入用内管３２は、この事例の場合には蒸気タービン１の軸長方向の寸法を増大させないようにする見地から小判形の断面形状を持たせ、その先端部３２ａは開口部７４２を貫通させて抽気室９５内に突出され、接続部３１とはその基部部分で気密に接合されている。なお、挿入用内管３２の断面形状・寸法や開口部７４２の形状・寸法は、挿入用内管３２の外周面と開口部７４２の内周面との間に所定寸法の間隙２７が形成されるように設定されている。３３は、挿入用内管３２の先端部３２ａとは反対側の端部部分を気密に塞ぐ塞ぎ板である。接続部用外管２５は、接続部３１よりも大きな径を持つ管材を用いて接続部３１とほぼ同心に配置され、端板７５の反室内空間９５３側に開口３４を覆うように装着されている。

支持体３６は接続部３１および接続部用外管２５の板厚値よりも薄い板厚値を持つ薄板材製であり、接続部３１と接続部用外管２５との間隔を保持すると共に、接続部３１と接続部用外管２５とをその管長方向に相互移動が可能なようにして気密に支持する。３７は、挿入用内管３２を仕切板７６に固定するための、必要に応じて設けられる固定体である。固定体３７は、この事例の場合には、矩形状に成形された板材が使用され、一方の端部が挿入用内管３２の接続部３１が接合される側面とは反対側の側面の，接続部３１の中心軸線にほぼ合致する部位に接合されると共に、他方の端部が仕切板７６に気密に接合されている。保護体４は、挿入用内管３２の先端部３２ａから抽気室９５に吐出される漏れ蒸気９７によって生じる高温の飛沫が、フランジ７３や締結体７３１などに掛かるのを防ぐために必要に応じて設けられるもので、この事例の場合には薄板材製である。

以上のように構成されたバランス管用の接続室部２は、接続部３１，挿入用内管３２と塞ぎ板３３とにより接続室部２全体としての内管部３が構成され、また、接続部用外管２５と、室内空間９５３を形成する外周板７４，端板７５，仕切板７６，塞ぎ板７７，不図示の隔壁板とによって、接続室部２全体としての内管部３を囲む外管部２Ａが構成されているとすることができる。この場合、内管部３の蒸気９６を通気させると共に漏れ蒸気９７を通流させる管路は、接続部３１および挿入用内管３２それぞれの内径部分である。そうして、内管部３と外管部２Ａとを持つ接続室部２は、バランス管６４が接続される端部側を支持体３６によって気密に支持されることで、外管部２Ａ，内管部３および支持体３６によって囲まれた空間２１が形成されることになる。なお、室内空間９５３による空間もこの空間２１に含まれることになる。

図１に示すこの発明の実施の形態の一例による蒸気タービン１ではバランス管用の接続室部２を前述の構成としたので、蒸気タービン１の場合には、バランス管用の接続室部２にバランス管６４から流入した高温の漏れ蒸気９７は、内管部３の管路内を通流して挿入用内管３２の先端部３２ａから抽気室９５内に吐出されることになる。接続室部２では挿入用内管３２の先端部３２ａは抽気室９５内に突出されて配置されているので、先端部３２ａから吐出された漏れ蒸気９７は抽気室９５内の蒸気〔この蒸気は蒸気９６（図１には不図示）としても使用される蒸気で、漏れ蒸気９７よりもかなり低温の蒸気である。〕に直ちに合流して混じり合う。従来例の蒸気タービン９，９Ａの場合と同様に、漏れ蒸気９７の流量は抽気室９５内の蒸気量に対してかなり少量なので、抽気室９５内の蒸気の温度状態は漏れ蒸気９７の有無によって実質的な影響を受けることはない。また、従来例の蒸気タービン９Ａの接続室部９５２の場合と異なって、接続室部２の空間２１には抽気室９５内の蒸気が間隙２７から流入されるので、空間２１内はこの低温の蒸気で満たされることになる。

また、接続室部２で漏れ蒸気９７が持つ高温の影響を直接受ける部位は、漏れ蒸気９７が通流する内管部３に限定される。また、漏れ蒸気９７が持つ高温の影響を間接的に受ける外管部２Ａの部位は、内管部３に熱伝導的に接触したり，内管部３に近接して配置されたりしている部位である。接続室部２で内管部３と外管部２Ａとが熱伝導的に接触したり，または近接して配置されたりする部位は、この事例のように固定体３７が使用される場合であっても、支持体３６で支持される部位、固定体３７が接合される部位および、先端部３２ａ付近の挿入用内管３２が開口部７４２を貫通する部位の３個所に限定することができる。そうして、支持体３６で支持される部位では、内管部３の接続部３１はその全周を巡る長さで支持されているが支持体３６が薄板材のために支持面積を抑えることができ、しかも支持体３６の空間２１側の全表面を空間２１内の蒸気で冷却されることで、支持体３６の外管部２Ａ部側の温度を、抽気室９５内の蒸気が持つ温度値にかなり近い温度値に抑制することができる。

また、固定体３７が接合される部位では、内管部３の挿入用内管３２に接合される固定体３７は、板材製のためにその接合面積はさして広いものではなく、しかも、固定体３７がその両面を空間２１内の蒸気で冷却されることで、固定体３７の外管部２Ａ部側の温度を、抽気室９５内の蒸気が持つ温度値にかなり近い温度値に抑制することができる。さらに、挿入用内管３２が開口部７４２を貫通する部位では、両者間には間隙２７が形成されていて両者の直接な接触が防止されると共に、この開口部７４２が形成されている外周板７４の空間２１を形成している部位の空間２１側の面は、空間２１内の蒸気で冷却される。外周板７４の空間２１を形成している部位とは反空間２１側の面は抽気室９５内の蒸気で冷却されていることもあって、外周板７４の空間２１を形成している部位の温度を抽気室９５内の蒸気が持つ温度値にかなり近い温度値に抑制することができる。すなわち、この発明の接続室部２では、その外管部２Ａの温度を空間２１内の蒸気の温度、換言すると、抽気室９５内の蒸気の温度とほぼ同等程度の低温に保持することができる。

このことは、この発明による蒸気タービン１のバランス管用の接続室部２では、バランス管６４から高温の漏れ蒸気９７が常時流入される条件であっても、外管部２Ａの温度を抽気室９５内の蒸気の温度とほぼ同等程度の低温に保持することができることを意味する。この外管部２Ａは図１でも明らかなようにフランジ７３に隣接して設けられているので、したがって、接続室部２に隣接している部位のフランジ７３の温度は、他の部位のフランジ７３の温度と同様に、抽気室９５内の蒸気の温度とほぼ同等程度の低温に保持されることになり、従来例の蒸気タービン９Ａで発生していたフランジ７３が部分的に高温になるという事態が生じることはない。以上説明したことから、この発明による蒸気タービン１では、バランス管用の接続室部２に高温の漏れ蒸気９７の流入があっても、接続室部２に隣接する部位のフランジ７３が高温になることはなく、抽気室９５内の蒸気の温度とほぼ同等程度の低温に保持される。これにより、従来例の蒸気タービン９Ａで発生していた、バランス管用の接続室部への漏れ蒸気９７の流入により、フランジ７３が部分的に高温になることが原因での蒸気漏れ発生の懸念を完全に払拭することができる。

なおまた、蒸気タービン１の運転状態などによって、接続室部２の内管部３と外管部２Ａとは、その温度に応じて熱膨張することになるが、固定体３７が使用されるこの事例の場合には、内管部３と外管部２Ａの各部の熱膨張差はこの固定体３７の接合部位をほぼ中心にして発生する。その結果、接続部３１と接続部用外管２５との間にはそれ等の管長方向に相対的な移動が発生することになる。支持体３６にはこの相対的な移動の結果が直接に加えられることになるが、支持体３６は前記したように薄板材製とされていることによって、さしたる応力の発生を伴うことなしに、この相対的な移動に追従することができる。すなわち、薄板材製の支持体３６を用いることによって、外管部２Ａの高温化の抑制と、接続部３１と接続部用外管２５との熱膨張差に基因して発生する応力の抑制とを、同時に得ることができることになる。

前述の説明では、蒸気タービンが備える接続室部はバランス管用であるとしてきたが、これに限定されるものではなく、例えば、抽気管用の接続室部であってもよいものである。抽気管用の接続室部にこの発明を適用することで、低圧ヒータ６１の運転停止時であってもフランジ７３に蒸気漏れが生じることがなくなるので、低圧ヒータ６１の保守・点検時に蒸気タービンを停止することを不要にできる。

この発明の実施の形態の一例による蒸気タービンを説明する説明図で、（ａ）はその要部を示す断面図であり、（ｂ）は図１の（ａ）におけるＡ矢視図である。 従来の一例の蒸気タービンを説明するその要部を示す説明図である。 図２におけるＰ部の拡大断面図である。 従来の異なる例の蒸気タービンを説明する説明図で、（ａ）はその要部を示す断面図であり、（ｂ）は図４の（ａ）におけるＢ矢視図である。

符号の説明

１ 蒸気タービン
２ 接続室部
２Ａ 外管部
２１ 空間
２５ 接続部用外管
３ 内管部
３１ 接続部
３２ 挿入用内管
３２ａ 先端部
３３ 塞ぎ板
３６ 支持体
６４ バランス管
７４２ 開口部
９５ 抽気室
９５３ 室内空間
９７ 漏れ蒸気

Claims (2)

1. 高温・高圧の主蒸気が持つエネルギーを回転動力に変換してタービン軸を回転させると共にその回転動力へ変換する部分をケーシングで覆うようにした蒸気タービンであって、このタービン軸に備えられた円板状のバラストピストンの一方の面に高圧の前記主蒸気を与えると共に，他方の面にこの蒸気タービン内の前記主蒸気よりも低い圧力値を持つ低圧蒸気をバランス管を介して与えるようにした蒸気タービンにおいて、
   前記低圧蒸気が存在している部位の前記ケーシングの外周板の外周側に形成された接続室部は、前記バランス管を介して前記バラストピストンの他方の面に与える前記低圧蒸気を通気させると共に，前記バラストピストンに一方の面の前記主蒸気の圧力と他方の面の低圧蒸気の圧力との圧力差によって生じた漏れ蒸気をバランス管を介して流入させて低圧蒸気が存在している部位に通流させるものであり、前記バランス管に接続されて前記低圧蒸気の通気と前記漏れ蒸気の通流とをバランス管との間で相互に行うようにする内管と、この内管との間に間隔が形成されるようにして内管を囲んで設けられた外管と、前記内管と前記外管とを管長方向の相対的な移動が可能なようにして気密に接続する薄板材製の支持体とを備え、この内管は前記バランス管に接続される端部とは反対側の端部を前記ケーシングの外周板に設けられた貫通口との間に間隙が形成されるようにしてこの貫通口を貫通させて前記低圧蒸気が存在している部位に突出させるようにしたことを特徴とする蒸気タービン。
2. 請求項１に記載の蒸気タービンにおいて、前記接続室部はこの蒸気タービンの低圧ケーシング内に形成されている抽気室の部位の前記低圧ケーシングの外周板の外周側に形成され、前記低圧蒸気として前記抽気室内の低圧蒸気を前記バランス管に通気させるようにするものであることを特徴とする蒸気タービン。

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