JP4950118B2 - 蒸気タービンの蒸気インレット構造 - Google Patents

Description

本発明は、発電用蒸気タービン等に適用され、蒸気を蒸気タービンの外車室の側部側から蒸気インレット通路を通して内車室内に導入するように構成された蒸気タービンの蒸気インレット構造に関する。

蒸気タービンにおいて、内部に回転駆動されるタービンロータが収納される筒状の内車室と、該内車室の外側を蒸気通路を介して覆う筒状の外車室とを備え、蒸気入口管を経た蒸気を前記外車室の側部側から蒸気インレット通路を通して前記内車室内に導入するように構成されたサイドインレット構造が、たとえば特許文献１（特開２００１−５０００８号公報）によって提供されている。

即ち、低圧蒸気タービンには、上方から蒸気を該低圧蒸気タービンに導入するアッパーインレット構造が採用されていたが、この方式では蒸気流入口が外車室の上部にあり、上部に重量の大きい蒸気流入口や蓋を設けねばならず、かかる構造面や操作面で問題となる。
このため、最近は特許文献１に示されるような、サイドインレット構造が多く採用されている。
特許文献１においては、サイドインレット管を末広がりで中心が上向きの開口部が設けられ、内車室の下部に接続され、この蒸気を狭い領域にインレット構造の部分を流すことなくスムーズに流すことにより、タービン部より流出する蒸気の流れを円滑にして、蒸気流れの偏流を防止している。

特開２００１−５０００８号公報

特許文献１（特開２００１−５０００８号公報）の、特に図３のサイドインレットシステムにおいては、内部に回転駆動されるタービンロータが収納される筒状の内車室５１ａと、該内車室５１ａの外側を、蒸気通路９１を介して覆う筒状の外車室５０ａとを備え、蒸気インレット管１−１を経た蒸気を前記外車室５０ａの側部下方側から開口部（蒸気インレット管）１ａ―１を通して前記内車室内に導入するように構成されている。

即ち、特許文献１の開口部１ａ―１は、その蒸気インレット管１−１側が正円で、内車室内に接続される部位が末広がりになっているが、ただ単に末広がりになっているのみであり、
かかる形状が、どのような面積変化で構成され、また蒸気のインレット流に対してどのような作用をなしているのは、明記されていない。

本発明はかかる従来技術の課題に鑑み、サイドインレットシステムの蒸気タービンにおいて、蒸気インレット通路の面積形状をスムーズに変化させて蒸気の流路抵抗を最小限に保持し、製作が低コストで、且つ蒸気入口管の高さによって選択が可能な蒸気タービンの蒸気インレット構造を提供することを目的とする。

本発明はかかる目的を達成するもので、内部に回転駆動されるタービンロータが収納される筒状の内車室と、該内車室の外側を蒸気通路を介して覆う筒状の外車室とを備え、蒸気入口通路を経た蒸気を前記外車室の側部側から蒸気インレット通路を通して前記内車室内に導入するように構成された蒸気タービンの蒸気インレット構造において、前記蒸気インレット通路は、前記蒸気入口通路側の断面形状が円管形状で、前記内車室側になるに従い楕円形状管あるいは長円形状管に変化し、且つ全断面で断面積が同一または略同一の一体形成管に構成されたことを特徴とする（請求項１）。

前記蒸気インレット通路を構成する一体形成管の具体的構成は、
（１）前記一体形成管を、単一部材の一体プレス成形にて製作する（請求項２）。
（２）前記一体形成管は、前記内車室側の楕円形状管あるいは長円形状管の長軸方向中心が前記蒸気入口通路側の円管形状部の中心よりも上方に位置しており、蒸気を下方から一体形成管を通って上方に流すように構成される（請求項３）。
（３）前記一体形成管は、前記蒸気入口通路側の円管形状部の中心と、前記楕円形状管あるいは長円形状管の長軸方向中心とが一致した、該中心に対して軸対称に構成される（請求項４）。
（４）前記一体形成管は、下部にダミーカバーを装着する（請求項５）。
（５）前記一体形成管は、前記内車室側の楕円形状管あるいは長円形状管の長軸方向中心が、前記蒸気入口通路側の円管形状部の中心よりも下方に位置しており、蒸気を上方から一体形成管を通って下方に流すように構成される（請求項６）。

そして、前記一体形成管は、前記外車室よりも外側の蒸気入口通路に設けることもできる（請求項７）。

本発明によれば、蒸気インレット通路は、蒸気入口通路側の断面形状が円管形状で、前記内車室側になるに従い楕円形状管あるいは長円形状管に変化し、且つ全断面で断面積が同一または略同一の一体形成管に構成されたので、一体形成管の断面積が円管形状から楕円形状管あるいは長円形状管に連続的に変化するので、流路の抵抗が少なく、しかも断面積が縦方向に大きくなって行くので、流路が円管形状から上下方向にスムーズに拡大されて行って、左右の蒸気の衝突を回避でき、また蒸気の偏流を防止できる。従って蒸気を内車室５１のタービンロータに円滑に流動させることができる。
更に、内車室と外車室で構成される空間の蒸気排出流路途中で蒸気インレット管の外表面に排出蒸気が当るが、蒸気インレット管の断面が縦楕円形状であるので排出蒸気の流れは、正円の場合に比べ流路損失を軽減させることができる。

また、前記蒸気インレット通路の一体形成管を、単一部材の一体プレス成形にて製作すれば（請求項２）、１度のプレス成形加工で一体形成管を構成でき、流路形状が精密にでき流路の抵抗が少なくなるとともに、加工工数を低減できる。

また、前記一体形成管は、
蒸気を下方から一体形成管を通って上方に流すように構成するときは、前記内車室側の楕円形状管あるいは長円形状管の長軸方向中心が前記蒸気入口通路側の円管形状部の中心よりも上方に位置させ（請求項３）、
蒸気を上下平行に流すときは、前記一体形成管を蒸気入口通路側の円管形状部の中心と、前記楕円形状管あるいは長円形状管の長軸方向中心とが一致位置させて軸対称に流し（請求項４）、
蒸気を上方から一体形成管を通って下方に流すように構成するときは、前記一体形成管は、前記内車室側の楕円形状管あるいは長円形状管の長軸方向中心が、前記蒸気入口通路側の円管形状部の中心よりも下方に位置させ（請求項６）、
このように、蒸気タービンによって蒸気の流れを選択でき、蒸気タービンのインレットシステムの形態に合わせた蒸気インレット通路を選択できる。

以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

図１は、本発明が適用される低圧タービンの平面概略図である。図２は図１のＡ−Ａ断面図である。
図１〜２において、前記低圧タービンは３段膨張式タービンで（勿論、１段以上の低圧タービンでも高圧、中圧タービンでもよい）、５０ａは第１段低圧タービン、５０ｂは第２１段低圧タービン、５０ｃは第３段低圧タービンであり、各低圧タービンには左右の蒸気入口管５４、５４が接続されている。５６、５６は湿分分離加熱器である。

前記各低圧タービン５０ａ、５０ｂ、５０ｃは、内部に回転駆動されるタービンロータ（図示省略）が収納される筒状の内車室５１と、該内車室５１の外側を蒸気通路５０ｓを介して覆う筒状の外車室５０とを備えている。前記湿分分離加熱器５６、５６からの蒸気は蒸気入口管５４、５４を通して、外車室５０の接続管２に入る。
そして、前記接続管２、２に接続される蒸気インレット管１、１を通って、前記蒸気通路５０ｓを横断し、前記内車室５１に流入している。５５は復水器、５７、５８は低圧加熱器である。

本発明の第１実施例では、かかる蒸気インレット管１、１を、図３のように、前記蒸気入口管５４に接続される部分を、該蒸気入口管５４に合わせて円管形状部１ｔに、前記内車室５１に接続される部分を楕円形状管（あるいは長円形状管でもよい）１ｒに形成している。
前記円管形状部１ｔから楕円形状管（あるいは長円形状管でもよい）１ｒまで、且つ全断面で断面積が同一または略同一の一体形成管に構成されている。
前記一体形成管からなる蒸気インレット管１の断面積は、円管形状部１ｔから楕円形状管（あるいは長円形状管でもよい）１ｒに連続的に変化するので、流路の抵抗が少なくて済む。

さらに、前記蒸気インレット管１は、前記一体形成管を単一部材の一体プレス成形にて製作し、前記内車室５１側の楕円形状管（あるいは長円形状管）１ｒの長軸方向中心１ｃが前記蒸気入口管５４側の円管形状部１ｄの中心よりも上方に位置しており、蒸気を下方から一体形成管からなる蒸気インレット管１を通って上方に流すように構成されている。
そして、前記蒸気インレット管１は、円管形状部１ｔの外周１ｂを前記接続管２に溶接し、楕円形状管（あるいは長円形状管）１ｒの外周１ａを内車室５１に当接し溶接している。

かかる第１実施例によれば、蒸気インレット管１は、蒸気入口管５４側の断面形状が円管形状部１ｔで、前記内車室５１側になるに従い楕円形状管（あるいは長円形状管）１ｒに変化し、且つ全断面で断面積が同一または略同一の一体形成管に構成されたので、一体形成管からなる蒸気インレット管１の断面積が円管形状部１ｔから楕円形状管（あるいは長円形状管）１ｒに連続的に変化するので、流路の抵抗が少なく、しかも断面積が縦方向に大きくなって行くので、流路が円管形状から上下方向にスムーズに拡大されて行くので、左右の蒸気の衝突を回避でき、また蒸気の偏流を防止できる。従って蒸気を内車室５１のタービンロータに円滑に流動させることができる。

また、前記一体形成管からなる蒸気インレット管１を単一部材の一体プレス成形にて製作可能であるので、１度のプレス成形加工で一体形成管を構成でき、流路形状が精密にでき流路の抵抗が少なくなるとともに、加工工数を低減できる。

図４は、本発明の第２実施例を示す蒸気インレット管の構成図である。
この、第２実施例においては、蒸気インレット管１を、前記一体形成管で構成し、前記蒸気入口通路側の円管形状部１ｔの中心１ｃと、前記楕円形状管（あるいは長円形状管１ｒ）の長軸方向（図のＴ方向）中心と１ｄとが一致した該中心に対して軸対称に構成される。
この第２実施例は、円管形状部１ｔの中心１ｃと楕円形状管１ｒ長軸方向（図のＴ方向）中心と１ｄとが一致した蒸気が水平に流入する蒸気インレット構造に好適である。
その他の構成及び作用及びタービンへの取付状態は前記第１実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。

図５は、本発明の第３実施例を示す蒸気インレット管の構成図である。
この、第３実施例においては、前記一体形成管からなる蒸気インレット管１は、前記内車室５１側の楕円形状管（あるいは長円形状管）１ｒの長軸方向中心１ｃが、前記蒸気入口管５４側の円管形状部１ｂの中心よりも下方に位置しており、蒸気を上方から蒸気インレット管１を通って下方に流すように構成されている。
この第３実施例は、円管形状部１ｔの中心１ｃが楕円形状管１ｒ長軸方向（図のＴ方向）中心と１ｄよりも上方に配置された蒸気が、斜め下方に流入する蒸気インレット構造に好適である。
その他の構成及び作用及びタービンへの取付状態は前記第１実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。

以上の第１実施例〜第３実施例によれば、また、前記一体形成管からなる蒸気インレット管１は、
蒸気を下方から蒸気インレット管１を通って上方に流すように構成するときには、前記内車室５１側の楕円形状管（あるいは長円形状管）の長軸方向中心１ｃが前記円管形状１ｔ部の中心よりも上方に位置させ（図３）あるいは、
蒸気を上下平行に流すときは、前記蒸気インレット管１を円管形状部１ｔの中心と、前記楕円形状管（あるいは長円形状管）１ｒの長軸方向中心１ｃ、１ｄとを一致位置させて軸対称に流し（図４）あるいは、
蒸気を上方から蒸気インレット管１を通って下方に流すように構成するときには、前記内車室５０側の楕円形状管（あるいは長円形状管）の長軸方向中心１ｃが、前記円管形状部１ｔの中心１ｄよりも下方に位置させる（図５）等の手段を用いている。
このように、蒸気タービンによって蒸気の流れを選択でき、蒸気タービンのインレットシステムの形態に合わせた蒸気インレット管１を選択できる。

図６は、本発明の第４実施例を示す蒸気インレット管の構成図である。この実施例においては、前記一体形成管からなる蒸気インレット管１は、下部にダミーカバー１ｓを装着している。
その他の構成及び作用及びタービンへの取付状態は前記第１実施例と同様であり、これと同一の部材は同一の符号で示す。

本発明の第５実施例においては、図２において、蒸気インレット管１を、図にＬで示す部分、つまり前記外車室５０よりも外側の蒸気入口管５４通路に設けることもできる。

本発明によれば、サイドインレットシステムの蒸気タービンにおいて、蒸気インレット通路の面積形状をスムーズに変化させて蒸気の流路抵抗を最小限に保持し、製作が低コストで、且つ蒸気入口管の高さによって選択が可能な蒸気タービンの蒸気インレット構造を提供する。

本発明が適用される低圧タービンの平面概略図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 （Ａ）は本発明の第１実施例を示す蒸気インレット管の構成図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ矢視図である。 （Ａ）は本発明の第２実施例を示す蒸気インレット管の構成図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ矢視図である。 （Ａ）は本発明の第３実施例を示す蒸気インレット管の構成図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ矢視図である。 （Ａ）は本発明の第４実施例を示す蒸気インレット管の構成図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ矢視図である。

符号の説明

１ 蒸気インレット管
１ｔ 円管形状部
１ｒ 楕円形状管（あるいは長円形状管でもよい）
２ 接続管
５０ａ 第１段低圧タービン
５０ｂ 第２段低圧タービン
５０ｃ 第３段低圧タービン
５０ 外車室
５１ 内車室
５４ 蒸気入口管

Claims (7)

1. 内部に回転駆動されるタービンロータが収納される筒状の内車室と、該内車室の外側を、蒸気通路を介して覆う筒状の外車室とを備え、蒸気入口通路を経た蒸気を前記外車室の側部側から蒸気インレット通路を通して前記内車室内に導入するように構成された蒸気タービンの蒸気インレット構造において、前記蒸気インレット通路は、前記蒸気入口通路側の断面形状が円管形状で、前記内車室側になるに従い楕円形状管あるいは長円形状管に変化し、且つ全断面で断面積が略同一の一体形成管に構成されたことを特徴とする蒸気タービンの蒸気インレット構造。
2. 前記一体形成管を、単一部材の一体プレス成形にて製作したことを特徴とする請求項１記載の蒸気タービンの蒸気インレット構造。
3. 前記一体形成管は、前記内車室側の楕円形状管あるいは長円形状管の長軸方向中心が前記蒸気入口通路側の円管形状部の中心よりも上方に位置しており、蒸気を下方から一体形成管を通って上方に流すように構成されたことを特徴とする請求項１記載の蒸気タービンの蒸気インレット構造。
4. 前記一体形成管は、前記蒸気入口通路側の円管形状部の中心と、前記楕円形状管あるいは長円形状管の長軸方向中心とが一致した、該中心に対して軸対称に構成されたことを特徴とする請求項１記載の蒸気タービンの蒸気インレット構造。
5. 前記一体形成管は、下部にダミーカバーを装着したことを特徴とする請求項１記載の蒸気タービンの蒸気インレット構造。
6. 前記一体形成管は、前記内車室側の楕円形状管あるいは長円形状管の長軸方向中心が、前記蒸気入口通路側の円管形状部の中心よりも下方に位置しており、蒸気を上方から一体形成管を通って下方に流すように構成されたことを特徴とする請求項１記載の蒸気タービンの蒸気インレット構造。
7. 前記一体形成管は、前記外車室よりも外側の蒸気入口通路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の蒸気インレット構造。

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