JP4945527B2 - 蒸気タービン用ノズルボックスおよび蒸気タービン - Google Patents

Description

本発明は、蒸気タービンに設置される蒸気タービン用ノズルボックスおよびこの蒸気タービン用ノズルボックスを備えた蒸気タービンに関する。

火力発電所などで用いられる蒸気タービンのような軸流回転機械は、作動流体が通過する流路が静止しているノズルと、回転する動翼とを複数段組み合わせて構成された翼列を備えている。蒸気タービンの場合、作動流体である蒸気の条件から、一般に、高圧部、中圧部、低圧部に分類されている。それぞれの翼列部において、作動流体による仕事の効率を向上させるため、翼列間の流路は、作動流体が円滑に流れるような形状に設計される必要がある。

従来、エネルギ資源の有効利用やＣＯ_２排出量の削減のため、発電機器においては、機器の効率を向上させることが重要な課題となっている。蒸気タービンの効率を向上させるためには、例えば、与えられたエネルギを有効に機械仕事に変換することが挙げられる。その対策の１つとして、様々な内部損失を低減することが挙げられる。

蒸気タービンにおける内部損失には、翼の形状に起因するプロファイル損失、二次流れに起因する二次損失、翼列外への作動流体の漏洩に起因する漏洩損失、最終翼群に特有のドレンに起因する湿り損失などの蒸気タービン翼列内の損失がある。さらに、蒸気弁、蒸気をある翼列まで導く通路部、ある翼列を出て次の翼列までの通路部における損失、低圧最終段における排気損失などがある。

翼列と翼列をつなぐ通路部の圧力損失を低減するため、翼列にできるだけ均一に蒸気を導く技術が開示されている。例えば、翼列にできるだけ均一に蒸気を導くため、蒸気の流れを制御するガイドを備える蒸気タービンが開示されている（例えば、特許文献１−３参照。）。

ここで、従来のノズルボックスの構成について説明する。図８は、従来のノズルボックス３００のタービンロータに垂直な断面を第１段ノズル３０３側から見たときの図である。図９は、図８のＡ−Ａ断面を示す図である。なお、中心にはタービンロータが貫設されているが、ここではタービンロータの図示を省略して示している。

図８に示すように、ノズルボックス３００は上下２つの空間に分離され、それぞれの空間にボイラ（図示しない）からの蒸気３０１が２つの蒸気入口管３０２によって導入される。図９に示すように、ノズルボックス３００に導入された蒸気３０１は、ノズルボックス３００の構造保持のために設けられた補強リブ３０４の間を通り、第１段ノズル３０３に導かれる。第１段ノズル３０３の下流で通路部は全周連結され、第１段ノズル３０３を通過した蒸気３０１は、第１段動翼（図示しない）へ導かれる。

図１０は、蒸気入口管３０２からノズルボックス３００の空間に導入された蒸気３０１が補強リブ３０４間に流入する際の蒸気３０１の流れを模式的に示した図である。図１０に示すように、すべての補強リブ３０４は同形状で構成され、一定の方向を向いて、周方向に等間隔に設置されている。また、補強リブ３０４は、中心線３０５が直線となる形状で構成され、この中心線３０５がタービンロータ軸に平行になるように設置されている。ここで、図１０に示したαは、補強リブ３０４間への蒸気３０１の流入角である。この流入角αは、補強リブ３０４間の蒸気流入部において、補強リブ３０４の最上流側の端部（以下、前縁３０４ａという）における中心線３０５の延長線に平行な方向と、蒸気３０１の流れ方向、すなわち流線方向とがなす角度である。

図１０に示すように、この流入角αが大きいほど、補強リブ３０４の間に流入した蒸気３０１の流れの一部に渦３０６が発生し易く、圧力損失が生じ易い。また、このように補強リブ３０４の間に流入した蒸気３０１は、乱れた状態で補強リブ３０４の下流側に設置されている第１段ノズル３０３へ流入する。

ここで、図１１は、補強リブ３０４の周方向の位置を示す周方向角度における流入角αを示した図である。なお、図８には、この周方向角度に対応する位置を示している。図１１に示された流入角αは、ＣＦＤ（Computational Fluid Dynamics）を用いて、定常状態における３次元熱流体解析によって得られたものである。図１１の縦軸に示された流入角αにおいて、例えば、流入角αが０度の場合には、蒸気３０１の流れ方向は、補強リブ３０４の前縁３０４ａにおける中心線３０５の延長方向と平行となる。この場合、蒸気３０１は、補強リブ３０４の間を補強リブ３０４の中心線３０５に平行に流れ、第１段ノズル３０３へ導かれる。

図１１に示すように、流入角αは、周方向角度において大きく変動している。さらに、大きな流入角αを有する場合には、上記したように渦３０６が発生し、圧力損失が生じ、蒸気タービンの効率が低下する。

図１２は、２つの蒸気入口管３０２によってノズルボックス３００に蒸気３０１を導入する構成を備える従来のノズルボックス３００のタービンロータに垂直な断面を第１段ノズル３０３側から見たときの図である。図１３は、図１２に示されたノズルボックス３００の形状における、補強リブ３０４の周方向の位置を示す周方向角度における流入角αを示した図である。なお、補強リブ３０４の形状等は、図９に示したものと同じである。また、図１１に示された流入角αと同様に、図１３に示された流入角αは、ＣＦＤ（Computational Fluid Dynamics）を用いて、定常状態における３次元熱流体解析によって得られたものである。

図１３に示すように、このノズルボックス３００においても、流入角αは、周方向角度において大きく変動している。さらに、大きな流入角αを有する位置では、上記したように渦３０６が発生し、圧力損失が生じ、蒸気タービンの効率が低下する。
特開平８−２６０９０３号公報 特開平８−４９５０１号公報 特開２００３−１９３８０９号公報

上記のように、従来のノズルボックス３００においては、補強リブ３０４の間に、大きな流入角αを有して蒸気３０１が流入する領域が存在していた。これによって、圧力損失が生じ、蒸気タービンの効率が減少するといった問題があった。

そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、補強リブ間を蒸気が流れる際の圧力損失を低減させて蒸気を第１段ノズルへ導くことができる蒸気タービン用ノズルボックスおよびこの蒸気タービン用ノズルボックスを備えた蒸気タービンを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様によれば、蒸気入口管から導入され、周方向に広がる蒸気流路に流入した蒸気を補強リブ間を通して第１段ノズルへ導くように構成された蒸気タービン用ノズルボックスであって、前記第１段ノズルの上流側に設置された補強リブのうち、少なくとも１つの補強リブが、前縁側を蒸気の流れ方向に傾けて構成されていることを特徴とする蒸気タービン用ノズルボックスが提供される。

また、本発明の一態様によれば、蒸気入口管から導入され、周方向に広がる蒸気流路に流入した蒸気を補強リブ間を通して第１段ノズルへ導くように構成されたノズルボックスを備えた蒸気タービンであって、前記ノズルボックスが、上記した蒸気タービン用ノズルボックスであることを特徴とする蒸気タービンが提供される。

本発明の蒸気タービン用ノズルボックスおよびこの蒸気タービン用ノズルボックスを備えた蒸気タービンによれば、補強リブ間を蒸気が流れる際の圧力損失を低減させて蒸気を第１段ノズルへ導くことができる。

以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明に係るノズルボックス１０を備えた蒸気タービン２００の上半ケーシング部における断面を示した図である。

図１に示すように、蒸気タービン２００は、例えば、内部ケーシング２１０とその外側に設けられた外部ケーシング２１１とから構成される二重構造のケーシングを備えている。また、内部ケーシング２１０内にタービンロータ２１２が貫設されている。また、内部ケーシング２１０の内側面には、ノズル２１３が配設され、タービンロータ２１２には、動翼２１４が植設されている。さらに、蒸気タービン２００には、蒸気入口管２２０が、外部ケーシング２１１および内部ケーシング２１０を貫通して設けられ、さらに蒸気入口管２２０の端部が、動翼２１４側に向けて蒸気を導出するノズルボックス１０に連通して接続されている。このノズルボックス１０は、蒸気入口管２２０から導入された蒸気が周方向に広がる蒸気流路２０を備えている。また、ノズルボックス１０は、蒸気流路２０に導入された蒸気を第１段ノズル２１３ａへ導く補強リブ３０、３５を備えている。

蒸気入口管２２０を経て、ノズルボックス１０内に流入した蒸気は、蒸気流路２０内に広がり、補強リブ３０、３５間を通り第１段ノズル２１３ａへ導かれ、第１段動翼２１４ａに向けて噴出される。噴出された蒸気は、各段落のノズル２１３と動翼２１４との間の蒸気通路を通り、タービンロータ２１２を回転させる。また、膨張仕事をした蒸気の大部分は、排気され、例えば、低温再熱管（図示しない）を通りボイラ（図示しない）に流入する。また、膨張仕事をした蒸気の一部は、冷却用蒸気として内部ケーシング２１０と外部ケーシング２１１との間に導かれ、グランド部または膨張仕事をした蒸気の大部分が排気される排気経路から排気される。

なお、蒸気タービン２００の構成は、上記した構成に限定されるものではなく、蒸気入口管２２０を経てノズルボックス１０内に蒸気が流入される構成を備える蒸気タービンであればよい。

次に、本発明に係るノズルボックス１０について説明する。

（第１の実施の形態のノズルボックス）
図２は、本発明に係る第１の実施の形態のノズルボックス１０内における補強リブ３０、３５および第１段ノズル２１３ａの設置構成を模式的に示した図である。なお、図２は、補強リブ３０、３５および第１段ノズル２１３ａの周方向断面（円周方向断面）を平面上に展開した周方向断面展開模式図として表しており、図２の上下方向が周方向（円周方向）であり、左右方向がタービンロータ軸方向となっている。

図２に示すように、ノズルボックス１０の蒸気流路２０に対応して、補強リブ３０、３５および第１段ノズル２１３ａが円周方向に所定の間隔をおいて配置されている。また、補強リブ３０、３５は、第１段ノズル２１３ａの上流側、すなわち第１段ノズル２１３ａよりも蒸気流路２０側に、第１段ノズル２１３ａと所定の間隔をおいて配置されている。

また、蒸気入口管２２０から導入されて蒸気流路２０内に広がった蒸気は、図２に示すように、蒸気流路２０の周方向角度によって、補強リブ３０、３５間に形成される通路に対して流入する角度が異なる。例えば、蒸気Ｓａのように、タービンロータ軸に平行に流入する流れもあれば、蒸気Ｓｂのように、タービンロータ軸方向に対して所定の角度ずれた方向に向かう流れもある。

そこで、本発明に係る第１の実施の形態のノズルボックス１０内における補強リブ３０、３５では、この様な補強リブ間の蒸気流入部における蒸気の流れの方向を、ＣＦＤ（Computational Fluid Dynamics）を用いて、定常状態における３次元熱流体解析を行い、得られた結果に基づいて、補強リブ３０、３５を設置する角度を設定している。例えば、蒸気Ｓａの流れ方向の場合には、中心線３１が直線となる補強リブ３０を、周方向断面の中心線３１とタービンロータ軸とが平行になるように設置する。

一方、例えば、蒸気Ｓｂの流れ方向の場合には、補強リブ３５の最上流側の端部（以下、前縁３５ａという）における周方向断面の中心線３６の延長方向が、蒸気Ｓｂの流れ方向に平行となるように、補強リブ３５の前縁３５ａ側を傾けて構成されている。この場合、補強リブ３５の周方向断面の中心線３６は曲線となる。なお、補強リブ３５の前縁３５ａ側の傾きを決める蒸気Ｓｂの流れ方向は、例えば、補強リブ間の蒸気流入部、すなわち補強リブ３５の前縁３５ａ間によって形成される部分を流れる各蒸気流の流線方向を平均して設定することができる。また、この際、図２に示すように、蒸気Ｓｂの流れ方向に平行となるように構成された補強リブ３５の前縁３５ａにおける周方向断面の中心線３６の延長線に平行な方向と、補強リブ間の蒸気流入部を流れる各蒸気流の流線方向とがなす角βは、前縁３０ａの形状によっても異なるが、±５度以下となることが好ましい。換言すると、このなす角βは、上記したように前縁３５ａ側の傾きが決められた補強リブ３５における周方向断面の中心線３６の延長線に平行な方向と、この補強リブ間を流れる各蒸気流の流線方向とのずれ角の範囲を示すものである。なす角βをこの範囲とすることが好ましいのは、なす角βが５度を超える場合には、損失が増大する傾向があるからである。

また、補強リブ３０、３５の最下流側の端部（以下、後縁３０ｂ、３５ｂという）は、この補強リブ３０、３５の後縁３０ｂ、３５ｂにおける周方向断面の中心線３１、３６の延長方向と、第１段ノズル２１３ａの前縁２３０における周方向断面の中心線２３１の延長方向とが平行になるように構成されることが好ましい。また、補強リブ３０、３５の後縁３０ｂ、３５ｂは、第１段ノズル２１３ａ間の上流側に所定の間隔をおいて位置するように構成されている。

次に、蒸気流路２０内に流入した蒸気の流れについて説明する。

蒸気流路２０に広がった蒸気の一部（蒸気Ｓａ）は、タービンロータ軸に平行に流入するため、補強リブ３０間を周方向断面において補強リブ３０の中心線３１に平行に流れ、第１段ノズル２１３ａへ流入する。

一方、蒸気流路２０に広がった蒸気のうち、タービンロータ軸方向に対して所定の角度ずれた方向に流れる蒸気Ｓｂは、周方向断面において上記したようにその流れる方向に対応して前縁３５ａ側を傾け構成された補強リブ３５間を流れ、第１段ノズル２１３ａへ流入する。

ここで、前述した図８および図９に示した、上下２つの空間に分離され、それぞれの空間にボイラ（図示しない）からの蒸気を導入する２つの蒸気入口管が備えられた構成を有するノズルボックスと同様の構成のノズルボックスに、上記した本発明に係る第１の形態の補強リブ３０、３５および第１段ノズル２１３ａを設置した構成において、補強リブの周方向の位置を示す周方向角度における流入角αを解析した。図３は、補強リブ３０、３５の周方向の位置を示す周方向角度における流入角αを示した図である。なお、この流入角αは、補強リブ３０、３５間の蒸気流入部において、補強リブ３０、３５の前縁３０ａ、３５ａにおける周方向断面の中心線３１、３６の延長線に平行な方向と、周方向断面における蒸気の流れ方向、すなわち周方向断面の流線方向とがなす角度である。また、図３には、比較のため、前述した従来のノズルボックスを使用した場合における、補強リブの周方向の位置を示す周方向角度における流入角α（図１１参照）も示している。また、図３に示された流入角αは、図１１に示した解析と同様に、ＣＦＤ（Computational Fluid Dynamics）を用いて、定常状態における３次元熱流体解析によって得られたものである。

図３に示すように、従来の構成のノズルボックスにおける流入角αに比べて、本発明に係るノズルボックスにおける流入角αは、周方向角度に対して変動が小さいことがわかった。これによって、補強リブ３５の前縁３５ａにおける渦などの乱れの発生が抑制され、圧力損失を抑制できる。

上記したように、第１の実施の形態のノズルボックス１０によれば、補強リブ間に流入する蒸気の流れ方向に対応させて、補強リブ３５の前縁３５ａ側を傾けて構成することで、前縁３５ａにおける流れの剥離や渦の発生を抑制することができる。これによって、蒸気を第１段ノズル２１３ａへ円滑に導くことができ、補強リブ間における圧力損失を抑制し、蒸気タービンの効率の向上を図ることができる。

なお、第１の実施の形態のノズルボックス１０の構成は、上記した構成に限られるものではない。図４は、本発明に係る第１の実施の形態のノズルボックス１０内における補強リブ３０、３５の他の設置構成を模式的に示した図である。図５は、本発明に係る第１の形態のノズルボックス１０内における補強リブ３０、３５および第１段ノズル２１３ａの他の構成を模式的に示した図である。図６は、本発明に係る第１の形態のノズルボックス１０内における補強リブ３０、３５のさらに他の設置構成を模式的に示した図である。なお、図４〜図６も図２と同様、ノズルボックス１０内における補強リブ３０、３５および第１段ノズル２１３ａの周方向断面を平面上に展開した周方向断面展開模式図を示している。

図２に示した補強リブ３０、３５は、補強リブ３０、３５の後縁３０ｂ、３５ｂが、第１段ノズル２１３ａ間の上流側に所定の間隔をおいて位置するように設置されているがこの構成に限られるものではない。例えば、図４に示すように、第１段ノズル２１３ａと同数の補強リブ３０、３５を、補強リブ３０、３５の後縁３０ｂ、３５ｂが、第１段ノズル２１３ａの前縁２３０に対向する位置となるように設置してもよい。

このように補強リブ３０、３５を設置することで、補強リブ３０、３５の後縁３０ｂ、３５ｂと、第１段ノズル２１３ａの前縁２３０とが対向するため、補強リブ３０、３５の後縁３０ｂ、３５ｂの直下流に生じる乱れが抑制され、圧力損失を低減することができる。また、乱れが抑制された状態で蒸気を第１段ノズル２１３ａに導くことができるため、第１段ノズル２１３ａにおいても圧力損失を低減することができる。

また、図５に示すように、第１段ノズル２１３ａと同数の補強リブ３０、３５を、補強リブ３０、３５の後縁３０ｂ、３５ｂが、第１段ノズル２１３ａの前縁２３０に対向する位置で、かつ補強リブ３０、３５の後縁３０ｂ、３５ｂと第１段ノズル２１３ａの前縁２３０との間隔を可能な限り最小となるように設置してもよい。また、補強リブ３０、３５の後縁３０ｂ、３５ｂと第１段ノズル２１３ａの前縁２３０の形状、具体的には、対向する補強リブ３０、３５の後縁３０ｂ、３５ｂの面の形状と第１段ノズル２１３ａの前縁２３０の面の形状を同じにし、補強リブ３０、３５から第１段ノズル２１３ａへ向かって蒸気が段差なく流れることができる流路を構成してもよい。

このように補強リブ３０、３５および第１段ノズル２１３ａを構成することで、補強リブ３０、３５の後縁３０ｂ、３５ｂから流出する蒸気が円滑に第１段ノズル２１３ａへと流入する。そのため、補強リブ３０、３５の後縁３０ｂ、３５ｂの直下流に生じる乱れが抑制されるとともに、蒸気が補強リブ３０、３５から第１段ノズル２１３ａへと流入する際の乱れなどの発生が抑制され、圧力損失を低減することができる。また、乱れが抑制された状態で蒸気を第１段ノズル２１３ａに導くことができるため、第１段ノズル２１３ａにおいても圧力損失を低減することができる。

また、図６に示すように、図４で示した補強リブ３０、３５の構成において、第１段ノズル２１３ａと同数の補強リブ３０、３５を設けずに、例えば、補強リブ３０、３５を１つ置きに間引いて構成してもよい。なお、この場合においても、図４で示した補強リブ３０、３５の構成と同様に、補強リブ３０、３５の後縁３０ｂ、３５ｂが、第１段ノズル２１３ａの前縁２３０に対向する位置となるように設置される。

このように補強リブ３０、３５を設置することで、補強リブ３０、３５の後縁３０ｂ、３５ｂと、第１段ノズル２１３ａの前縁２３０とが対向するため、補強リブ３０、３５の後縁３０ｂ、３５ｂの直下流に生じる乱れが抑制され、圧力損失を低減することができる。また、乱れが抑制された状態で蒸気を第１段ノズル２１３ａに導くことができるため、第１段ノズル２１３ａにおいても圧力損失を低減することができる。さらに、補強リブ３０、３５の数を減少させることで、補強リブ間の流路断面積が増加し、補強リブ間を蒸気が流れる際の圧力損失を低減することができる。

（第２の実施の形態のノズルボックス）
図７は、本発明に係る第２の実施の形態のノズルボックス１０内における補強リブ３０、３５および第１段ノズル２１３ａの設置構成を模式的に示した図である。なお、図７も図２と同様、ノズルボックス１０内における補強リブ３０、３５および第１段ノズル２１３ａの周方向断面を平面上に展開した周方向断面展開模式図を示している。また、第１の実施の形態のノズルボックス１０の構成と同一の構成部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略または簡略する。

ここでは、前縁３５ａの周方向断面における中心線３６の延長方向が、蒸気の流れ方向に平行となるように前縁３５ａ側を傾けた構成の補強リブ３５の形状のみが、前述した第１の実施の形態における構成（図２参照）と異なるので、主にこの補強リブ３５構成について説明する。

ノズルボックス１０の蒸気流路２０に広がった蒸気は、補強リブの周方向角度に対して流入角分布を有する以外にも、補強リブの高さ方向、すなわち補強リブの半径方向（すなわち、図７における紙面の表裏方向）に対しても流入角分布を有することがある。第２の実施の形態の補強リブ３５は、このような補強リブの高さ方向に蒸気の流入角分布を有する場合においても適用可能な構成を備えるものである。

図７に示された、補強リブ３５では、補強リブ３５の内径側である根元部３５ｃにおける蒸気の流れがタービンロータ軸に平行に流入し、補強リブ３５の外径側である先端部３５ｄにおける蒸気の流れがタービンロータ軸方向に対して所定の角度ずれた方向に流入する場合を想定した形状となっている。

具体的に、補強リブ３５の根元部３５ｃの形状は、補強リブ３０と同様の形状を有し、根元部３５ｃの周方向断面における中心線３６ａは直線となり、またこの中心線３６ａとタービンロータ軸とが平行になる。一方、根元部３５ｃから高さ方向、すなわち半径方向（外側方向）に徐々に前縁３５ａ側を蒸気の流れ方向に平行となるように傾け、補強リブ３５は、先端部３５ｄの周方向断面において、補強リブ３５の前縁３５ａにおける中心線３６ｂの延長方向が、蒸気Ｓｂの流れ方向に平行となるように構成されている。先端部３５ｄにおける周方向断面における補強リブ３５の中心線３６ｂは曲線となる。

このような構成を有する補強リブ間を流れる蒸気は、補強リブ３５の根元部３５ｃ付近では、タービンロータ軸に平行に流入するため、補強リブ間を中心線３６ａに平行に流れ、第１段ノズル２１３ａへ流入する。一方、補強リブ３５の先端部３５ｄ付近では、タービンロータ軸方向に対して所定の角度ずれた方向に流れる蒸気Ｓｂは、その流れる方向に対応して前縁３５ａ側を傾け構成された補強リブに沿って流れ、第１段ノズル２１３ａへ流入する。

このように補強リブ３０、３５を設置することで、ノズルボックス１０の蒸気流路２０に広がった蒸気が補強リブの高さ方向、すなわち半径方向に対しても流入角分布を有する場合でも、補強リブ間に流入する蒸気の流れ方向に対応させて、補強リブ３５の前縁３５ａ側を傾かせて構成することで、前縁３５ａにおける流れの剥離や渦の発生を抑制することができる。これによって、蒸気を第１段ノズル２１３ａへ円滑に導くことができ、補強リブ間における圧力損失が抑制され、蒸気タービンの効率の向上を図ることができる。

なお、ここでは、補強リブ３５において、先端部側を傾かせる構成の一例を示したが、補強リブ３５に流入する蒸気の流入角分布によっては、根元部側を傾かせる構成とすることもあり、すなわち、蒸気の流入角分布に基づいて、補強リブ３５の前縁３５ａの形状は適宜設定される。また、ここでは、補強リブ３０、３５の後縁３０ｂ、３５ｂが、第１段ノズル２１３ａ間の上流側に所定の間隔をおいて位置するように設置された一例（図２参照）を説明したが、第２の実施の形態に係る構成は、例えば、図４〜図６に示された補強リブ３０、３５の構成にも適用することができる。

以上、本発明を一実施の形態により具体的に説明したが、本発明はこれらの実施の形態にのみ限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

本発明に係るノズルボックスを備えた蒸気タービンの上半ケーシング部における断面を示した図。 本発明に係る第１の実施の形態のノズルボックス内における補強リブおよび第１段ノズルの設置構成を模式的に示した図。 補強リブの周方向の位置を示す周方向角度における流入角αを示した図。 本発明に係る第１の実施の形態のノズルボックス内における補強リブの他の設置構成を模式的に示した図。 本発明に係る第１の実施の形態のノズルボックス内における補強リブおよび第１段ノズルの他の構成を模式的に示した図。 本発明に係る第１の実施の形態のノズルボックス内における補強リブのさらに他の設置構成を模式的に示した図。 本発明に係る第２の実施の形態のノズルボックス内における補強リブおよび第１段ノズルの設置構成を模式的に示した図。 従来のノズルボックスのタービンロータに垂直な断面を第１段ノズル側から見たときの図。 図８のＡ−Ａ断面を示す図。 蒸気入口管からノズルボックスの空間に導入された蒸気が補強リブ間に流入する際の蒸気の流れを模式的に示した図。 補強リブの周方向の位置を示す周方向角度における流入角αを示した図。 ２つの蒸気入口管によってノズルボックスに蒸気を導入する構成を備える従来のノズルボックスのタービンロータに垂直な断面を第１段ノズル側から見たときの図。 図１２に示されたノズルボックスの形状における、補強リブの周方向の位置を示す周方向角度における流入角αを示した図。

符号の説明

１０…ノズルボックス、２０…蒸気流路、３０，３５…補強リブ、３０ａ，３５ａ，２３０…前縁、３０ｂ，３５ｂ…後縁、３１，３６，２３１…中心線、２００…蒸気タービン、２１０…内部ケーシング、２１１…外部ケーシング、２１２…タービンロータ、２１３…ノズル、２１３ａ…第１段ノズル、２１４…動翼、２１４ａ…第１段動翼、２２０…蒸気入口管、Ｓａ，Ｓｂ…蒸気。

Claims (6)

1. 蒸気入口管から導入され、周方向に広がる蒸気流路に流入した蒸気を補強リブ間を通して第１段ノズルへ導くように構成された蒸気タービン用ノズルボックスであって、
   前記第１段ノズルの上流側に設置された補強リブのうち、少なくとも１つの補強リブが、前縁側を蒸気の流れ方向に傾けて構成されていることを特徴とする蒸気タービン用ノズルボックス。
2. 前記少なくとも１つの補強リブにおいて、蒸気が流入する前縁部の円周方向断面の中心線の延長方向の、タービンロータ軸方向に対する角度が半径方向に異なることを特徴とする請求項１記載の蒸気タービン用ノズルボックス。
3. 前記補強リブの設置角度は、各補強リブ間に流入する蒸気の流れる方向に基づいて設定されていることを特徴とする請求項１または２記載の蒸気タービン用ノズルボックス。
4. 設置される前記補強リブの数が、前記第１段ノズルの数と同じであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の蒸気タービン用ノズルボックス。
5. 少なくとも１つの前記補強リブにおける蒸気が流出する後縁部が、前記第１段ノズルの前縁に対向する位置となるように前記補強リブが設置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の蒸気タービン用ノズルボックス。
6. 蒸気入口管から導入され、周方向に広がる蒸気流路に流入した蒸気を補強リブ間を通して第１段ノズルへ導くように構成されたノズルボックスを備えた蒸気タービンであって、
   前記ノズルボックスが、請求項１乃至５のいずれか１項記載の蒸気タービン用ノズルボックスであることを特徴とする蒸気タービン。

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