JP5427798B2 - Steam turbine seal structure - Google Patents

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  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Description

本発明は、蒸気タービンのシール構造に関する。   The present invention relates to a seal structure for a steam turbine.

ボイラ等が発生する蒸気でタービン(蒸気タービン)を回転して発電する発電プラントの場合、蒸気タービンは蒸気の流れの上流側から、高圧タービン,中圧タービン、及び低圧タービンを備え、低圧タービンを回転させた蒸気は、排気室を経由して復水器に導入され、復水器で凝縮されて給水となり蒸気発生器に還流する。   In the case of a power plant that generates electricity by rotating a turbine (steam turbine) with steam generated by a boiler, the steam turbine includes a high-pressure turbine, an intermediate-pressure turbine, and a low-pressure turbine from the upstream side of the steam flow. The rotated steam is introduced into the condenser via the exhaust chamber, is condensed in the condenser, becomes feed water, and returns to the steam generator.

このような発電プラントを構成する蒸気タービンは、ケーシングの内側に固定される静翼が、ロータと一体に回転する動翼と動翼の間に配置され、静翼と動翼とからなる段落が形成される。   In a steam turbine constituting such a power plant, a stationary blade fixed to the inside of a casing is arranged between a moving blade and a moving blade that rotate integrally with a rotor, and a paragraph composed of the stationary blade and the moving blade is provided. It is formed.

ケーシングの内部に導入された蒸気は、蒸気タービンのケーシングの内部を流れ、静翼と、ケーシングに回転自在に支持されるロータに固定される動翼との間を交互に通りながら膨張し、ロータを回転させる。ロータの最も下流に備わる動翼、すなわち最終段の動翼を通過した蒸気は、ケーシングの外に排気されるように構成される。   The steam introduced into the casing flows inside the casing of the steam turbine, and expands while alternately passing between the stationary blade and the moving blade fixed to the rotor that is rotatably supported by the casing. Rotate. The moving blade provided on the most downstream side of the rotor, that is, the steam that has passed through the moving blade in the final stage is configured to be discharged out of the casing.

より詳細には、静翼はケーシングの内側に設置されるダイアフラム内に固定されることが多く、動翼はロータ外面上に設置固定されてロータと一体に回転する構造となる。保守容易性の観点からケーシングとダイアフラムは上下二分割とする構造が多く用いられる。   More specifically, the stationary blade is often fixed in a diaphragm installed inside the casing, and the moving blade is installed and fixed on the outer surface of the rotor so as to rotate integrally with the rotor. From the viewpoint of ease of maintenance, the casing and the diaphragm are often divided into two parts.

このような蒸気タービンにおいては、蒸気が動翼を回転させることでロータを回転させることから、蒸気を効率よく使用するために、例えば静翼を含有してケーシング内に保持されるダイアフラムとロータとの間や、動翼先端とケーシングとの間など、固定部と回転部との間のクリアランスからの蒸気の漏れをできるだけ少なくするように、固定部と回転部の間にシール構造を設けてシール性能を向上することが要求される。   In such a steam turbine, the steam rotates the rotor blades to rotate the rotor. Therefore, in order to use the steam efficiently, for example, a diaphragm and a rotor that contain a stationary blade and are held in a casing In order to minimize the leakage of steam from the clearance between the fixed part and the rotating part, such as between the rotor blade tip and the casing, the seal is provided between the fixed part and the rotating part. It is required to improve performance.

しかしながら、シール性能向上のために、回転部と固定部の間のクリアランスが小さくなるようにすると、シール構造を構成するシールフィンとロータが接触し、フィンが破損するという問題が生じ易くなる。これにより蒸気の漏れが増加するという問題が生じる。   However, if the clearance between the rotating part and the fixed part is made small in order to improve the sealing performance, the problem that the fins are damaged due to contact between the seal fins and the rotor constituting the seal structure is likely to occur. This causes the problem of increased steam leakage.

回転部と固定部との間でフィンが接触する原因としては、ケーシングやダイアフラムなどの熱変形が考えられている。運転時にケーシングの上下の保温状態が異なるため温度差が生じ下側に対し上側の方がより大きく伸び猫背とよばれる熱曲げ変形が生じることは良く知られている。これにより、ロータ(回転部)に対してケーシング(固定部)位置が相対的に上昇し、フィンが接触する一因となる。   As a cause of contact of the fins between the rotating part and the fixed part, thermal deformation of a casing, a diaphragm or the like is considered. It is well known that a thermal difference occurs between the top and bottom of the casing during operation, so that a temperature difference occurs and the upper side is larger than the lower side, and the thermal bending deformation called the dorsum is generated. Thereby, a casing (fixed part) position raises relatively with respect to a rotor (rotating part), and becomes a cause which a fin contacts.

ダイアフラムの半径方向に温度差を生じ内周温度が外周温度より高くなることにより、ダイアフラム外周より内周が伸びる。この熱伸びによりダイアフラムは曲げ変形を起こし、下側のダイアフラム内周面位置は外周分割面の端部位置に対し相対的に上昇する。下側のダイアフラムは外周分割面の端部がケーシング内側に固定されており、下側のダイアフラム内周位置はケーシング位置に対し相対的に上昇する。結局ロータ(回転部)に対してダイアフラム(固定部)が相対的に上昇し、フィンが接触する一因となる。   A temperature difference is generated in the radial direction of the diaphragm, and the inner peripheral temperature becomes higher than the outer peripheral temperature, so that the inner periphery extends from the outer periphery of the diaphragm. Due to this thermal elongation, the diaphragm undergoes bending deformation, and the position of the inner peripheral surface of the lower diaphragm rises relative to the end position of the outer peripheral dividing surface. In the lower diaphragm, the end of the outer peripheral dividing surface is fixed to the inside of the casing, and the inner peripheral position of the lower diaphragm rises relative to the casing position. Eventually, the diaphragm (fixed part) rises relative to the rotor (rotating part), which contributes to the contact of the fins.

近年の蒸気タービン運転では立ち上げ時間の短縮化が要求されており、従来より短時間で蒸気温度を高め、流量を増やすことが行われるようになってきている。特にこの場合にはダイアフラムの半径方向に温度差が発生しやすく熱変形が起こりやすくなる。   In recent years, steam turbine operation has been required to shorten the start-up time, and the steam temperature is increased and the flow rate is increased in a shorter time than before. Particularly in this case, a temperature difference tends to occur in the radial direction of the diaphragm, and thermal deformation easily occurs.

この熱変形によりロータ(回転部)に対してケーシング(固定部)位置が相対的に上昇し、フィンが接触する一因となる。   This thermal deformation raises the position of the casing (fixed part) relative to the rotor (rotating part), which contributes to contact of the fins.

かかる問題に対応するため、従来、ロータなどの回転部とダイアフラムなどの固定部との間に、フィン(シールフィン)を有するラビリンスシール装置を備え、さらにフィンと対向する位置に切削性に優れる快削性金属による部材(アブレイダブル材)を用いたシール装置の技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に開示される技術によると、フィンとアブレイダブル材とが接触しても、フィンによってアブレイダブル材が切削されるため、フィンの損傷を防止し、蒸気の漏れ増加量を少なくできるなどの効果がある。   In order to cope with such a problem, a labyrinth seal device having fins (seal fins) is conventionally provided between a rotating part such as a rotor and a fixed part such as a diaphragm, and a comfortable cutting performance is provided at a position facing the fins. A technology of a sealing device using a machinable metal member (abradable material) is disclosed (for example, see Patent Document 1). According to the technique disclosed in Patent Document 1, even if the fin and the abradable material come into contact with each other, the abradable material is cut by the fin, so that the fin is prevented from being damaged and the increase in steam leakage is reduced. There are effects such as being able to.

特開2002−228013号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-228013

しかしながら、シール性能向上のために、回転部と固定部との間のクリアランスが極力小さくなるようにフィンとアブレイダブル材を配置すると、フィンとアブレイダブル材の接触が多くなってアブレイダブル材が快削されるため、快削された分のクリアランスが増加する。快削によりクリアランスが増加するため、増加したクリアランスからの蒸気の漏れ量が増加することとなる。上記特許文献1では、アブレイダブル材が快削されることにより増加したクリアランスからの蒸気の漏れ量の増加については考慮されていない。   However, if the fin and the abradable material are arranged so that the clearance between the rotating part and the fixed part becomes as small as possible to improve the sealing performance, the contact between the fin and the abradable material increases and the abradable material Since the material is free-cutting, the clearance for the free-cutting increases. Since the clearance increases due to free cutting, the amount of steam leakage from the increased clearance increases. In Patent Document 1, an increase in the amount of steam leakage from the clearance that is increased by free-cutting the abradable material is not considered.

また、フィンとアブレイダブル材の接触を防止するため、フィンとアブレイダブル材の間のクリアランスを大きくすると、回転部と固定部の間のクリアランスが大きくなり蒸気の漏れが大きくなるため、蒸気タービンのタービン効率の向上が望めなくなる。そこで、本発明は、さらにアブレイダブル材が快削されて、増加したクリアランスからの蒸気の漏れ量増加を防止でき、シール性能を向上することができ、蒸気タービンのタービン効率を向上できるシール構造を提供することを課題とする。   Also, if the clearance between the fin and the abradable material is increased in order to prevent contact between the fin and the abradable material, the clearance between the rotating part and the fixed part will increase and steam leakage will increase. Improve turbine efficiency of the turbine. Accordingly, the present invention further provides a seal structure in which the abradable material is further machined to prevent an increase in the amount of steam leakage from the increased clearance, to improve the sealing performance, and to improve the turbine efficiency of the steam turbine. It is an issue to provide.

前記課題を解決するため、本発明は蒸気タービンの回転部と固定部の両方またはいずれか一方にシールフィンを備え、シールフィンと対向する回転部または固定部に快削性金属を用いたスペーサを備えるシール構造であって、固定部に設けられ、ロータ軸方向に移動可能なシール基板と、ロータ径方向に働く蒸気の圧力をロータ軸方向の力へ変換して、シール基板をロータ軸方向に駆動する駆動装置とを備え、固定部にシールフィンが備わる場合、該固定部に備わるシールフィンは、シール基板に固定され回転部に対してロータ軸方向に移動可能であり、固定部にスペーサが備わる場合、該固定部に備わるスペーサは、シール基板に固定され回転部に対してロータ軸方向に移動可能としたことを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is provided with a seal fin in a rotating part and / or a fixed part of a steam turbine, and a spacer using free-cutting metal in the rotating part or the fixed part facing the seal fin. A seal substrate that is provided in a fixed portion and is movable in the rotor axial direction, and converts the pressure of steam acting in the rotor radial direction into a force in the rotor axial direction, so that the seal substrate is moved in the rotor axial direction. When the fixed portion is provided with a seal fin, the seal fin provided in the fixed portion is fixed to the seal substrate and is movable in the rotor axial direction with respect to the rotating portion, and a spacer is provided in the fixed portion. When provided, the spacer provided in the fixed portion is fixed to the seal substrate and is movable in the rotor axial direction with respect to the rotating portion.

本発明によると、アブレイダブル材が快削されてもクリアランスの増加が無く、クリアランスからの蒸気漏れ量増加を防止し、シール性能を向上でき、蒸気タービンのタービン効率を向上できる。   According to the present invention, even if the abradable material is free-cutting, there is no increase in clearance, an increase in the amount of steam leakage from the clearance can be prevented, the sealing performance can be improved, and the turbine efficiency of the steam turbine can be improved.

本実施形態に係る蒸気タービンを備える発電プラントの概略系統図である。It is a schematic system diagram of a power plant provided with the steam turbine concerning this embodiment. 本実施形態に係る蒸気タービンの一部拡大図である。It is a partial enlarged view of the steam turbine concerning this embodiment. 図2のラビリンスシール拡大図である。It is a labyrinth seal enlarged view of FIG. 図3に示した実施形態の効果を説明する図である。It is a figure explaining the effect of embodiment shown in FIG. 図3のX1−X1断面図である。It is X1-X1 sectional drawing of FIG. 図3に示した実施形態と蒸気負荷が逆向きの場合のラビリンスシール拡大図である。FIG. 4 is an enlarged view of a labyrinth seal when the steam load is opposite to that of the embodiment shown in FIG. 3. その他のラビリンスシール拡大図である。It is another labyrinth seal enlarged view. 図7に示した本実施形態の効果を説明する図である。It is a figure explaining the effect of this embodiment shown in FIG. その他のラビリンスシール拡大図である。It is another labyrinth seal enlarged view. 動翼の先端を示す概略図である。It is the schematic which shows the front-end | tip of a moving blade. 駆動用蒸気を高圧蒸気供給源から与圧室に流入して受圧ヘッドを移動するラビリンスシール装置の一構成例を示す概略図である。It is the schematic which shows one structural example of the labyrinth seal apparatus which flows in a pressure receiving chamber by flowing driving steam into a pressurized chamber from a high pressure steam supply source.

以下、本発明を実施するための形態について、適宜図を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.

図1は、本実施形態に係る蒸気タービンを備える発電プラントの一例を示す概略系統図である。図1に示すように、発電プラント1は、ボイラ2と、蒸気タービン3(高圧タービン11,中圧タービン12、及び低圧タービン13),発電機4,復水器5などを備えている。そして、蒸気タービン3のロータ18は発電機4の駆動軸7に連結され、低圧タービン13の回転によって発電機4が駆動され発電される構成である。   FIG. 1 is a schematic system diagram illustrating an example of a power plant including a steam turbine according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the power plant 1 includes a boiler 2, a steam turbine 3 (a high pressure turbine 11, an intermediate pressure turbine 12, and a low pressure turbine 13), a generator 4, a condenser 5, and the like. The rotor 18 of the steam turbine 3 is connected to the drive shaft 7 of the generator 4, and the generator 4 is driven by the rotation of the low-pressure turbine 13 to generate power.

ボイラ2は蒸気発生器であって、再熱器8が収納されており、配管9を介して高圧タービン11の入口側に接続されている。高圧タービン11の出口側は配管10を介してボイラ2の再熱器8に接続される。再熱器8は配管14を介して中圧タービン12の入口側に接続され、中圧タービン12の出口側は配管49を介して低圧タービン13の入口側に接続されている。   The boiler 2 is a steam generator, in which a reheater 8 is accommodated, and is connected to the inlet side of the high-pressure turbine 11 via a pipe 9. The outlet side of the high pressure turbine 11 is connected to the reheater 8 of the boiler 2 through the pipe 10. The reheater 8 is connected to the inlet side of the intermediate pressure turbine 12 via a pipe 14, and the outlet side of the intermediate pressure turbine 12 is connected to the inlet side of the low pressure turbine 13 via a pipe 49.

配管9には調節弁Bが備わり、それぞれ、高圧タービン11に流入する蒸気Stの量を制御するための制御弁として機能する。調節弁Bは、制御装置15によって制御され、高圧タービン11に流入する蒸気Stの量が制御される。   The piping 9 is provided with a control valve B, which functions as a control valve for controlling the amount of steam St flowing into the high-pressure turbine 11. The control valve B is controlled by the control device 15 to control the amount of steam St flowing into the high-pressure turbine 11.

ボイラ2で発生した蒸気Stは、高圧タービン11,中圧タービン12を介して低圧タービン13に流入し、ロータ18を回転させる。ロータ18を回転して低圧タービン13から排気された蒸気Stは、排気室48を介して復水器5で凝縮されて水(給水)となった後、給水加熱器16に送り込まれて、給水加熱器16で加熱され、更に図示しない他の給水加熱器や高圧給水ポンプなどを経由して蒸気発生器であるボイラ2に再度導入される。   The steam St generated in the boiler 2 flows into the low-pressure turbine 13 via the high-pressure turbine 11 and the intermediate-pressure turbine 12 and rotates the rotor 18. The steam St exhausted from the low-pressure turbine 13 by rotating the rotor 18 is condensed in the condenser 5 through the exhaust chamber 48 to become water (feed water), and then sent to the feed water heater 16 to supply water. It is heated by the heater 16 and is reintroduced into the boiler 2 which is a steam generator via another feed water heater or a high pressure feed water pump (not shown).

図2は本実施形態に係る蒸気タービンの一部を拡大した図である。図2に示すように、蒸気タービン3には、ロータ18の外周に沿った方向に固定される複数の動翼17が、軸方向に複数列配置されている。   FIG. 2 is an enlarged view of a part of the steam turbine according to the present embodiment. As shown in FIG. 2, in the steam turbine 3, a plurality of moving blades 17 fixed in a direction along the outer periphery of the rotor 18 are arranged in a plurality of rows in the axial direction.

さらに、ロータ18及び動翼17を内包するケーシング19と、ケーシング19にノズルダイヤフラム外輪20を介して固定される複数の静翼21が備わる。そして、静翼21と動翼17は、ロータ18の軸方向に交互に配置され、段落が形成される。ロータ18は、周方向に回転する。   Furthermore, a casing 19 containing the rotor 18 and the moving blade 17 and a plurality of stationary blades 21 fixed to the casing 19 via a nozzle diaphragm outer ring 20 are provided. The stationary blades 21 and the moving blades 17 are alternately arranged in the axial direction of the rotor 18 to form a paragraph. The rotor 18 rotates in the circumferential direction.

ボイラ2で発生した蒸気Stは蒸気タービン3のケーシング19の内部に流入すると、減圧及び膨張しながら静翼21と動翼17の間を交互に通るように流通し、ロータ18を回転させる。   When the steam St generated in the boiler 2 flows into the casing 19 of the steam turbine 3, the steam St circulates alternately between the stationary blades 21 and the moving blades 17 while depressurizing and expanding, and rotates the rotor 18.

そして、ロータ18の最も下流に備わる動翼17、すなわち最終段の動翼17を通過した蒸気Stはケーシング19の外部に排気されるように構成される。   The moving blade 17 provided on the most downstream side of the rotor 18, that is, the steam St that has passed through the moving blade 17 in the final stage is configured to be exhausted to the outside of the casing 19.

このように構成される蒸気タービン3においては、ケーシング19の内部を流通する蒸気Stで効率よくロータ18を回転するため、回転部であるロータ18及び動翼17と、固定部であるケーシング19及び静翼21(ノズルダイヤフラム外輪20,ノズルダイヤフラム内輪22を含む)の間のシール性能を向上し、回転部と固定部の間のクリアランスから漏れる蒸気St(漏れ蒸気)の量を抑制することが要求される。   In the steam turbine 3 configured in this manner, the rotor 18 is efficiently rotated by the steam St flowing inside the casing 19, so that the rotor 18 and the moving blades 17 that are rotating parts, the casing 19 that is a fixed part, and It is required to improve the sealing performance between the stationary blades 21 (including the nozzle diaphragm outer ring 20 and the nozzle diaphragm inner ring 22) and to suppress the amount of steam St (leakage steam) leaking from the clearance between the rotating part and the fixed part. Is done.

例えば、ロータ18の回転に対する回転抵抗を軽減するために、静翼21の先端に備わるノズルダイヤフラム内輪22とロータ18の間にクリアランスを設ける場合があるが、このクリアランスは静翼21に流入する蒸気Stの漏れ蒸気の原因となる。   For example, in order to reduce the rotational resistance against the rotation of the rotor 18, a clearance may be provided between the nozzle diaphragm inner ring 22 provided at the tip of the stationary blade 21 and the rotor 18, and this clearance is the steam flowing into the stationary blade 21. It causes St leaking steam.

そして、漏れ蒸気となる蒸気Stは、ロータ18の回転に寄与しないことから、漏れ蒸気の量が多くなると、蒸気タービン3のタービン効率が低下することになる。したがって、蒸気タービン3のタービン効率を向上するためには、漏れ蒸気の量を少なくすることが好適である。   Since the steam St that becomes the leaked steam does not contribute to the rotation of the rotor 18, the turbine efficiency of the steam turbine 3 decreases when the amount of the leaked steam increases. Therefore, in order to improve the turbine efficiency of the steam turbine 3, it is preferable to reduce the amount of leaked steam.

このため、ノズルダイヤフラム内輪22とロータ18の間に、ラビリンスシール装置23などのシール装置を組み込んでロータ18と静翼21の間のクリアランスを小さくする構成が一般的である。この構成によってロータ18と静翼21の間のシール性能を向上し、漏れ蒸気の量を少なくできる。   For this reason, a configuration in which a clearance between the rotor 18 and the stationary blade 21 is generally reduced by incorporating a seal device such as a labyrinth seal device 23 between the nozzle diaphragm inner ring 22 and the rotor 18 is common. With this configuration, the sealing performance between the rotor 18 and the stationary blade 21 can be improved, and the amount of leaked steam can be reduced.

図3は、図2に示したラビリンスシール装置23の拡大図である。図3に示すように、本実施形態に係るハイロー型のラビリンスシール装置23のロータ18側には、固定した複数のシールフィン24が備わっている。   FIG. 3 is an enlarged view of the labyrinth seal device 23 shown in FIG. As shown in FIG. 3, a plurality of fixed seal fins 24 are provided on the rotor 18 side of the high / low type labyrinth seal device 23 according to the present embodiment.

ノズルダイヤフラム内輪22のシール基板25には、ロータ18の周方向に形成される複数のハイ部26,ロー部27を軸方向に所定間隔で交互に設けている。   A plurality of high portions 26 and low portions 27 formed in the circumferential direction of the rotor 18 are alternately provided at predetermined intervals in the axial direction on the seal substrate 25 of the inner ring 22 of the nozzle diaphragm.

そして、シール基板25側のハイ部26,ロー部27とロータ18側のシールフィン24を、ロータ18の軸方向に向き合うように配置する。   The high portion 26 and the low portion 27 on the seal substrate 25 side and the seal fin 24 on the rotor 18 side are arranged so as to face each other in the axial direction of the rotor 18.

このように、複数のシールフィン24が備わるラビリンスシール装置23が構成される。   Thus, the labyrinth seal device 23 provided with the plurality of seal fins 24 is configured.

従来、シール基板25側のハイ部26,ロー部27、及びロータ18側のシールフィン24は非接触に構成される。この構成によって、シールフィン24とシール基板25の間には微小なクリアランスが生じ、ロータ18の回転に対する回転抵抗が軽減される。   Conventionally, the high portion 26 and the low portion 27 on the seal substrate 25 side and the seal fin 24 on the rotor 18 side are configured in a non-contact manner. With this configuration, a minute clearance is generated between the seal fin 24 and the seal substrate 25, and rotational resistance to rotation of the rotor 18 is reduced.

しかしながら、これらのクリアランスを通過する蒸気Stは、ロータ18の回転に寄与することなく漏れ蒸気となる。そして、漏れ蒸気によって蒸気漏洩損失が発生し、蒸気タービン3のタービン効率が低下する。   However, the steam St passing through these clearances becomes leaked steam without contributing to the rotation of the rotor 18. And a steam leakage loss generate | occur | produces with leaking steam, and the turbine efficiency of the steam turbine 3 falls.

そこで、本実施形態においては、ロータ18側のシールフィン24とシール基板25の間に、快削性金属からなる快削性スペーサ28(スペーサ)が取り付けられる。   Therefore, in this embodiment, a free-cutting spacer 28 (spacer) made of a free-cutting metal is attached between the seal fin 24 on the rotor 18 side and the seal substrate 25.

さらに、快削性スペーサ28が備わるシール基板25が、ロータ18の軸方向に移動可能な移動サポート40に備わることを特徴とする。   Further, the sealing substrate 25 provided with the free-cutting spacer 28 is provided in a moving support 40 that is movable in the axial direction of the rotor 18.

この構成によって、固定部である静翼21のノズルダイヤフラム内輪22(図2参照)に備わる快削性スペーサ28は、回転部であるロータ18に対して軸方向に移動可能となる。   With this configuration, the free-cutting spacer 28 provided on the nozzle diaphragm inner ring 22 (see FIG. 2) of the stationary blade 21 serving as the fixed portion can move in the axial direction with respect to the rotor 18 serving as the rotating portion.

なお、シール基板25に、快削性スペーサ28を取り付ける方法は限定されるものではなく、例えばロウ付けなどによって固定すればよい。   The method for attaching the free-cutting spacer 28 to the seal substrate 25 is not limited, and may be fixed by brazing, for example.

本実施形態に係る快削性スペーサ28を形成する快削性金属は、切削性に優れている素材(アブレイダブル材)であり、例えば、シール基板25側の快削性スペーサ28とロータ18側のシールフィン24の先端とが接触した状態(接触状態)でロータ18が回転した場合、例えば、図4に示すように快削性スペーサ28が削られてシールフィン24は損傷しない。   The free-cutting metal forming the free-cutting spacer 28 according to the present embodiment is a material (abradable material) excellent in machinability. For example, the free-cutting spacer 28 and the rotor 18 on the seal substrate 25 side. When the rotor 18 rotates with the tip of the side seal fin 24 in contact (contact state), for example, as shown in FIG. 4, the free-cutting spacer 28 is scraped and the seal fin 24 is not damaged.

ここで、本実施例の理解を容易にするため、従来の技術及びその問題点について図面を用いて説明する。   Here, in order to facilitate understanding of the present embodiment, a conventional technique and its problems will be described with reference to the drawings.

シールフィン24に対向する位置に、例えばアブレイダブル材など切削性に優れた素材からなるスペーサを備える従来技術では、図4(a)に示すように快削性スペーサ28とシールフィン24との接触により、快削性スペーサ28が削られシールフィン24上に初期設定より大きなクリアランスを生じることとなる。このように接触によりクリアランスが増大した場合には、このクリアランスの増加分に応じてシール部に蒸気の漏れ量が増加するため、漏れ量の増加により蒸気タービンのタービン効率が低下するという問題が発生する。   In the prior art provided with a spacer made of a material having excellent machinability, such as an abradable material, at a position facing the seal fin 24, the free-cutting spacer 28 and the seal fin 24 are provided as shown in FIG. As a result of the contact, the free-cutting spacer 28 is cut and a clearance larger than the initial setting is generated on the seal fin 24. When the clearance is increased due to the contact in this way, the amount of steam leakage increases in the seal portion in accordance with the increase in the clearance, resulting in a problem that the turbine efficiency of the steam turbine decreases due to the increase in the amount of leakage. To do.

すなわち、以下のような問題を生じる。タービン組み立て時の初期の状態(1)に対して、蒸気を少量蒸気タービン内に流入させると、ダイアフラムの熱変形,ケーシング熱変形やロータ熱伸びなどにより快削性スペーサ28とシールフィン24が接触を開始し(2)、時間経過して熱的に安定した後に接触終了し(3)、定常負荷位置に至る(4)という快削性スペーサ28とシールフィン24との接触のプロセスが想定される。熱的に安定した状態になり定常運転を実施すべく高温・高圧の蒸気Stを蒸気タービン内に流入させて安定的な発電を実施することが可能となる。この場合の隙間は図4(a)に示すようにタービン組み立て時の初期の状態(1)の隙間に対して著しく増加することとなる。   That is, the following problems occur. When steam is introduced into the steam turbine in a small amount with respect to the initial state (1) when the turbine is assembled, the free-cutting spacer 28 and the seal fin 24 come into contact with each other due to thermal deformation of the diaphragm, thermal deformation of the casing, thermal expansion of the rotor, and the like. (2), the contact is terminated after the thermal stability after a lapse of time (3), and the contact process between the free-cutting spacer 28 and the seal fin 24 is assumed to reach the steady load position (4). The It becomes possible to perform stable power generation by allowing high-temperature and high-pressure steam St to flow into the steam turbine in order to achieve a stable operation in a thermally stable state. In this case, as shown in FIG. 4 (a), the gap significantly increases with respect to the gap in the initial state (1) when the turbine is assembled.

これにより、定常運転時のシールの漏れ量が増加し、タービン効率が低下するという問題が発生することとなる。   As a result, there is a problem that the amount of seal leakage during steady operation increases and the turbine efficiency decreases.

以上が、従来技術の問題点である。再度、本実施形態の説明に戻る。   The above is the problem of the prior art. Returning to the description of the present embodiment again.

本実施形態においては、快削性スペーサ28は、回転部であるロータ18に対して軸方向に移動可能に構成されている。例えば、図4(b)に示すように、熱的に安定した状態になり接触終了後に定常運転を実施すべく高温・高圧の蒸気Stを蒸気タービン内に流入させた場合、快削性スペーサ28は、回転部であるロータ18に対して軸方向に移動する。移動前の快削性スペーサ28に対するシールフィン24の相対的な位置関係を破線(4)で示し、移動後の快削性スペーサ28に対するシールフィン24の相対的な位置関係を実線(5)で示す。快削性スペーサ28の移動後における、シールフィン24位置に対向する位置にある快削性スペーサ28は未接触状態が保たれているため、シールフィン24上のクリアランスは初期状態の隙間に対して同等となる。すなわち、例え快削性スペーサ28の表面が接触により快削されても、定常運転時のシールの隙間を初期状態の隙間と同等とすることが可能になるため、漏れ量の増加は無くなりタービン効率を高いまま保つことが可能となる。   In the present embodiment, the free-cutting spacer 28 is configured to be movable in the axial direction with respect to the rotor 18 that is a rotating portion. For example, as shown in FIG. 4B, when a high-temperature and high-pressure steam St is caused to flow into the steam turbine so as to perform a steady operation after the contact is finished after the contact is completed, the free-cutting spacer 28 is used. Moves in the axial direction with respect to the rotor 18 which is a rotating part. The relative positional relationship of the seal fin 24 with respect to the free-cutting spacer 28 before movement is indicated by a broken line (4), and the relative positional relationship of the seal fin 24 with respect to the free-cutting spacer 28 after movement is indicated by a solid line (5). Show. After the free-cutting spacer 28 is moved, the free-cutting spacer 28 at the position opposite to the position of the seal fin 24 is kept in a non-contact state, so that the clearance on the seal fin 24 is relative to the gap in the initial state. It becomes equivalent. That is, even if the surface of the free-cutting spacer 28 is free-cut by contact, the seal gap during steady operation can be made equal to the gap in the initial state. Can be kept high.

このようにロータ18側のシールフィン24とシール基板25の間に、快削性スペーサ28(スペーサ)が取り付けられ、快削性スペーサ28が備わるシール基板25が、ロータ18の軸方向に移動可能に備わることで、シールフィン24と快削性スペーサ28が接触する場合であっても、定常運転時のシールの漏れ量が増加し、タービン効率が低下する問題が発生する事態にならない。したがって、快削性スペーサ28の表面が接触に快削されても、漏れ量の増加は無くなりタービン効率を高いまま保つことが可能となるという優れた効果を奏する。   Thus, the free-cutting spacer 28 (spacer) is attached between the seal fin 24 on the rotor 18 side and the sealing substrate 25, and the sealing substrate 25 provided with the free-cutting spacer 28 can move in the axial direction of the rotor 18. As a result, even if the seal fin 24 and the free-cutting spacer 28 are in contact with each other, the amount of seal leakage during steady operation increases, and the problem of lowering turbine efficiency does not occur. Therefore, even if the surface of the free-cutting spacer 28 is free-cut to contact, the leakage amount does not increase and the turbine efficiency can be kept high.

次に、本実施形態に係るシール装置のシール基板25を軸方向に移動させる機構について説明する。   Next, a mechanism for moving the seal substrate 25 of the seal device according to the present embodiment in the axial direction will be described.

本実施形態に係るシール基板25は、ロータ18に対してロータ軸方向に移動可能に備わっている。図3に示すように、ノズルダイヤフラム内輪22には、中空の与圧室29が形成されている。与圧室29内には、与圧室29の内壁にサポートされてロータ側径方向に移動可能な受圧ヘッド30が備わっている。受圧ヘッド30のロータ側径方向内周側は、押し込みサポート39に接続されている。押し込みサポート39は、与圧室29内に形成されたサポートに支持されてロータ側径方向に移動可能な部材である。押し込みサポート39のロータ側径方向内周側の端部は、ロータ軸方向に傾斜する押込側傾斜接触面39aを有する。押し込みサポート39は押込側傾斜接触面39aを介して、移動サポート40と接触している。移動サポート40は、ロータ18の軸方向に移動可能な部材で、与圧室29の最内周側に設けられている。移動サポート40のロータ側径方向外周側の端部には、押し込みサポート39に係合し、押し込みサポート39の押込側傾斜接触面39aに沿って、同一の傾斜角度を有する傾斜接触面40aが形成されている。   The seal substrate 25 according to the present embodiment is provided so as to be movable in the rotor axial direction with respect to the rotor 18. As shown in FIG. 3, a hollow pressurizing chamber 29 is formed in the nozzle diaphragm inner ring 22. In the pressurizing chamber 29, there is provided a pressure receiving head 30 that is supported by the inner wall of the pressurizing chamber 29 and is movable in the rotor side radial direction. A rotor side radial inner peripheral side of the pressure receiving head 30 is connected to a pushing support 39. The push-in support 39 is a member that is supported by a support formed in the pressurizing chamber 29 and is movable in the rotor side radial direction. The end of the pushing support 39 on the radially inner side in the rotor side has a pushing side inclined contact surface 39a that is inclined in the rotor axial direction. The pushing support 39 is in contact with the moving support 40 via the pushing-side inclined contact surface 39a. The movement support 40 is a member that can move in the axial direction of the rotor 18, and is provided on the innermost peripheral side of the pressurizing chamber 29. An inclined contact surface 40a having the same inclination angle is formed along the push-side inclined contact surface 39a of the push support 39 at the end of the moving support 40 on the outer circumferential side in the rotor side radial direction. Has been.

受圧ヘッド30で蒸気から受けたロータ側径方向の押圧力は、押し込みサポート39と移動サポート40間の傾斜接触面で軸方向の力へ変換され、移動サポート40は軸方向へ押し込まれる。移動サポート40は与圧室29内に設置された戻りバネ31(付勢手段)で弾性支持され、この戻りバネ31によって、蒸気圧の押し込みによる軸方向の移動方向と逆方向に、相当の付勢力で付勢されている。なお、戻りバネ31の設置位置は、移動サポート40を蒸気圧による押し込み方向と逆方向に付勢できる位置であれば良く、図3の例に限定されるものではない。   The pressing force in the rotor side radial direction received from the steam by the pressure receiving head 30 is converted into an axial force on the inclined contact surface between the pushing support 39 and the moving support 40, and the moving support 40 is pushed in the axial direction. The movement support 40 is elastically supported by a return spring 31 (biasing means) installed in the pressurizing chamber 29, and the return spring 31 performs a considerable amount of application in a direction opposite to the axial movement direction due to the pushing of the vapor pressure. It is energized by power. Note that the installation position of the return spring 31 is not limited to the example of FIG. 3 as long as it can urge the movement support 40 in the direction opposite to the pushing direction by the vapor pressure.

与圧室29は、蒸気通路46によってノズルダイヤフラム内輪22の外側と連通し、ノズルダイヤフラム内輪22の外側を流通する蒸気Stが与圧室29に流入するように構成される。そして、与圧室29内に流入した蒸気Stの圧力が受圧ヘッド30に作用したとき、受圧ヘッド30は蒸気圧力によりロータ側径方向に押し込まれ、受圧ヘッド30と従動する押し込みサポート39の押込側傾斜接触面39aが、移動サポート40の傾斜接触面40aをロータ側径方向に押圧する。   The pressurizing chamber 29 is configured to communicate with the outside of the nozzle diaphragm inner ring 22 through the steam passage 46, so that the steam St flowing outside the nozzle diaphragm inner ring 22 flows into the pressurizing chamber 29. When the pressure of the steam St flowing into the pressurizing chamber 29 acts on the pressure receiving head 30, the pressure receiving head 30 is pushed in the radial direction of the rotor by the steam pressure, and the pushing side of the pushing support 39 driven by the pressure receiving head 30. The inclined contact surface 39a presses the inclined contact surface 40a of the movement support 40 in the rotor side radial direction.

受圧ヘッド30で受けた蒸気圧によるロータ側径方向の力は、押し込みサポート39と移動サポート40間の傾斜接触面で軸方向の力へ変換され、移動サポート40をロータ軸方向へ押し込み、ロータ軸方向に移動するように構成される。   The force in the rotor side radial direction due to the vapor pressure received by the pressure receiving head 30 is converted into an axial force on the inclined contact surface between the pushing support 39 and the moving support 40, and the moving support 40 is pushed in the rotor axis direction. Configured to move in the direction.

移動サポート40には内周側先端部にシール基板25が取り付けられる。さらに移動サポート40にはガイド32が備わっている。ガイド32は、与圧室29内に突出するガイド受け33と接触し、受圧ヘッド30とシール基板25で受ける蒸気圧のモーメントにより、移動サポート40とシール基板25が回転し不安定な姿勢となることを防ぎ、ロータ軸方向にスムーズに往復動することを可能とする。   A seal substrate 25 is attached to the distal end portion on the inner peripheral side of the movement support 40. Further, the movement support 40 is provided with a guide 32. The guide 32 comes into contact with the guide receiver 33 protruding into the pressurizing chamber 29, and the movement support 40 and the seal substrate 25 rotate due to the moment of the vapor pressure received by the pressure receiving head 30 and the seal substrate 25, resulting in an unstable posture. This makes it possible to smoothly reciprocate in the rotor axial direction.

受圧ヘッド30は、例えば押し込みサポート39と一体に形成すればよい。押し込みサポート39へ受圧ヘッド30を取り付ける方法は限定するものではなく、例えば、図示しないスクリューで押し込みサポート39に固定すればよい。また、ガイド32は、例えば移動サポート40と一体に形成すればよい。移動サポート40へシール基板25を取り付ける方法は限定するものではなく、例えば、図示しないスクリューでシール基板25を移動サポート40に固定すればよい。   The pressure receiving head 30 may be formed integrally with the push-in support 39, for example. The method of attaching the pressure receiving head 30 to the push support 39 is not limited, and may be fixed to the push support 39 with a screw (not shown), for example. The guide 32 may be formed integrally with the movement support 40, for example. A method for attaching the seal substrate 25 to the movement support 40 is not limited. For example, the seal substrate 25 may be fixed to the movement support 40 with a screw (not shown).

そして、受圧ヘッド30,押し込みサポート39,移動サポート40,ガイド32、及びシール基板25を含んで駆動装置の可動部が構成される。
そして、移動サポート40が、戻りバネ31の付勢力で蒸気圧の押し込みによる軸方向の移動方向と逆側の位置で支持されているとき、シール基板25は蒸気圧の押し込みによる軸方向の移動方向と逆側の位置に移動した状態にある。
The movable portion of the driving device is configured to include the pressure receiving head 30, the pushing support 39, the moving support 40, the guide 32, and the seal substrate 25.
When the movement support 40 is supported by the biasing force of the return spring 31 at a position opposite to the axial movement direction due to the pushing of the vapor pressure, the seal substrate 25 moves in the axial movement direction due to the pushing of the vapor pressure. And moved to the opposite position.

本実施形態におけるラビリンスシール装置23は、シール基板25に加え、与圧室29,蒸気通路46,受圧ヘッド30,傾斜接触面を持つ押し込みサポート39,傾斜接触面を持つ移動サポート40,ガイド32、及び戻りバネ31を含んで構成される。   In addition to the seal substrate 25, the labyrinth seal device 23 in the present embodiment includes a pressurizing chamber 29, a steam passage 46, a pressure receiving head 30, a pushing support 39 having an inclined contact surface, a moving support 40 having an inclined contact surface, a guide 32, And a return spring 31.

図5は、図3のX1−X1断面図である。ラビリンスシール装置23は、図5に示すように、複数のセグメント体で構成されている。このセグメント体は、それぞれ、与圧室29,蒸気通路46,受圧ヘッド30,押し込みサポート39,移動サポート40,ガイド32,ガイド受け33,戻りバネ31を有する。このセグメント体を固定部に、周方向に一定間隔で複数個配置して、ラビリンスシール装置23は構成されている。   5 is a cross-sectional view taken along line X1-X1 of FIG. As shown in FIG. 5, the labyrinth seal device 23 includes a plurality of segment bodies. Each of the segment bodies includes a pressurizing chamber 29, a steam passage 46, a pressure receiving head 30, a pushing support 39, a moving support 40, a guide 32, a guide receiving 33, and a return spring 31. The labyrinth seal device 23 is configured by arranging a plurality of the segment bodies at fixed intervals in the circumferential direction.

そして、ラビリンスシール装置23,シール基板25側の快削性スペーサ28を含んだシール構造が蒸気タービン3に組み込まれることになる。
ボイラ2で発生する蒸気Stが蒸気タービン3に流入すると、蒸気Stが静翼21と動翼17の間を通るときに、蒸気Stの一部が蒸気通路46を流通して与圧室29に流入する。
Then, the seal structure including the labyrinth seal device 23 and the free-cutting spacer 28 on the seal substrate 25 side is incorporated into the steam turbine 3.
When the steam St generated in the boiler 2 flows into the steam turbine 3, when the steam St passes between the stationary blade 21 and the moving blade 17, a part of the steam St flows through the steam passage 46 and enters the pressurized chamber 29. Inflow.

与圧室29に流入する蒸気Stの圧力が受圧ヘッド30をロータ側径方向に押し込み、ロータ側径方向の力は、押し込みサポート39と移動サポート40間の傾斜接触面で軸方向の力へ変換される。しかしながら、移動サポート40を軸方向へ移動させる力(押圧力)が、戻りバネ31の付勢力より小さければ、戻りバネ31は、移動サポート40を蒸気圧の押し込みによる軸方向の移動方向の逆側の位置で支持している。   The pressure of the steam St flowing into the pressurizing chamber 29 pushes the pressure receiving head 30 in the rotor side radial direction, and the rotor side radial force is converted into an axial force on the inclined contact surface between the push support 39 and the moving support 40. Is done. However, if the force (pressing force) for moving the moving support 40 in the axial direction is smaller than the urging force of the return spring 31, the return spring 31 is on the opposite side of the moving direction in the axial direction due to the pushing of the vapor pressure. It is supported at the position.

例えば、蒸気タービン3(図1参照)に接続される負荷が増大して、蒸気タービン3を流通する蒸気Stの圧力が高くなると、与圧室29に流入する蒸気Stの圧力も高くなる。そして、蒸気Stの圧力による受圧ヘッド30をロータ側径方向に押し込み、ロータ側径方向の力は、押し込みサポート39と移動サポート40間の傾斜接触面で軸方向の力へ変換される。移動サポート40をロータ18の軸方向に移動させる押圧力が、戻りバネ31の付勢力以上になると、移動サポート40は蒸気Stの圧力でロータ18の軸方向に移動し、移動サポート40と接続されるシール基板25が、軸方向に従動して移動する。   For example, when the load connected to the steam turbine 3 (see FIG. 1) increases and the pressure of the steam St flowing through the steam turbine 3 increases, the pressure of the steam St flowing into the pressurized chamber 29 also increases. Then, the pressure receiving head 30 due to the pressure of the steam St is pushed in the rotor side radial direction, and the rotor side radial force is converted into an axial force on the inclined contact surface between the push support 39 and the moving support 40. When the pressing force for moving the moving support 40 in the axial direction of the rotor 18 becomes equal to or greater than the biasing force of the return spring 31, the moving support 40 moves in the axial direction of the rotor 18 with the pressure of the steam St and is connected to the moving support 40. The seal substrate 25 is moved following the axial direction.

移動サポート40が、蒸気圧の押圧方向の停止位置まで移動したときに、ロータ18側シールフィン24上にシール基板25側の未接触状態の快削性スペーサ28の表面を対向させるように構成すると、与圧室29に流入する蒸気Stの圧力が高くなると、互いに対向するシールフィン24と快削性スペーサ28の隙間を初期設定状態にすることができる。そして、シールフィン24と快削性スペーサ28の間のクリアランスが最小となり、静翼21とロータ18の間のシール性能が向上する。   When the movement support 40 is moved to the stop position in the vapor pressure pressing direction, the surface of the non-contact free-cutting spacer 28 on the seal substrate 25 side is opposed to the rotor 18 side seal fin 24. When the pressure of the steam St flowing into the pressurizing chamber 29 is increased, the gap between the seal fin 24 and the free-cutting spacer 28 facing each other can be set to the initial setting state. And the clearance between the seal fin 24 and the free-cutting spacer 28 is minimized, and the sealing performance between the stationary blade 21 and the rotor 18 is improved.

なお、蒸気タービン3内を流通する蒸気Stは、上流から下流に向って膨張して減圧することから、蒸気Stの流れの下流ほど、静翼21のラビリンスシール装置23に備わる戻りバネ31の付勢力を弱くする構成であってもよい。   Note that the steam St flowing through the steam turbine 3 expands from the upstream toward the downstream and depressurizes. Therefore, the return spring 31 provided in the labyrinth seal device 23 of the stationary blade 21 is attached to the downstream of the steam St flow. The structure which weakens power may be sufficient.

そして、このように構成されるシール構造が組み込まれた蒸気タービン3は、蒸気Stの圧力が低い立ち上げ時には、シール基板25側の快削性スペーサ28がロータ18側のシールフィン24に対し蒸気圧の押し込みによる軸方向と逆方向位置になる。   In the steam turbine 3 incorporating the seal structure configured as described above, when the steam St pressure is low, the free-cutting spacer 28 on the seal substrate 25 side steams against the seal fin 24 on the rotor 18 side. The position is opposite to the axial direction due to the pressure.

したがって、立ち上げ時の熱的不安定状態においてはシール基板25側の快削性スペーサ28がロータ18側のシールフィン24に対し蒸気圧の押し込みによる軸方向と逆方向の位置となり、この位置において、熱変形によりシールフィン24と快削性スペーサ28が接触することがある。   Therefore, in the thermally unstable state at the time of start-up, the free-cutting spacer 28 on the seal substrate 25 side is in a position opposite to the axial direction by pushing the vapor pressure against the seal fin 24 on the rotor 18 side. The seal fin 24 and the free-cutting spacer 28 may come into contact with each other due to thermal deformation.

このとき快削性スペーサ28には接触による凹みを生じるが、快削性スペーサ28と接触するためシールフィン24に損傷は生じない。   At this time, although the free-cutting spacer 28 is dented due to contact, the seal fin 24 is not damaged because of contact with the free-cutting spacer 28.

蒸気タービン3の負荷が増大して蒸気Stの圧力が高くなると、快削性スペーサ28が蒸気圧による押圧軸方向の停止位置まで移動し、シールフィン24と快削性スペーサ28の間のクリアランスが最小状態になって、静翼21とロータ18の間のシール性能が向上する。したがって、蒸気タービン3のタービン効率が向上する。   When the load of the steam turbine 3 increases and the pressure of the steam St increases, the free-cutting spacer 28 moves to the stop position in the pressing axis direction due to the steam pressure, and the clearance between the seal fin 24 and the free-cutting spacer 28 is increased. In the minimum state, the sealing performance between the stationary blade 21 and the rotor 18 is improved. Therefore, the turbine efficiency of the steam turbine 3 is improved.

ところで、蒸気タービン3の負荷を利用する方法として、ラビリンスシール装置を構成するシール基板を周方向に分割し、ロータに対し半径方向に移動可能な構成とすることも考えられる。すなわち、立ち上げ時の熱的不安定状態においては、バネの付勢力を用いてシール基板をロータから半径方向に離反する位置へ押し付け、蒸気タービン3の負荷が増大して蒸気Stの圧力が高くなると蒸気圧の押圧によりシール基板はロータと近接する位置へ移動するように構成する。これにより、立ち上げ時の熱的不安定状態においてはシール基板をロータから離反させてロータとの接触を防止し、蒸気Stの圧力が高まると基板はロータと近接し、シール隙間からの漏れ量を少なくすることができる。   By the way, as a method of using the load of the steam turbine 3, it is also conceivable to divide the seal substrate constituting the labyrinth seal device in the circumferential direction so as to be movable in the radial direction relative to the rotor. That is, in the thermally unstable state at the time of start-up, the sealing substrate is pressed to a position away from the rotor in the radial direction by using the biasing force of the spring, the load of the steam turbine 3 is increased and the pressure of the steam St is increased. In this case, the seal substrate is configured to move to a position close to the rotor by pressing the vapor pressure. As a result, in the thermally unstable state at the time of start-up, the seal substrate is separated from the rotor to prevent contact with the rotor, and when the pressure of the steam St increases, the substrate approaches the rotor and the amount of leakage from the seal gap Can be reduced.

しかし、この構成の場合には、シール基板が半径方向に大きく離反するとシール基板の周方向分割面が大きく開き、多量の蒸気が漏れ、十分な蒸気押圧が得られなくなるという問題を生じ、シール基板の半径方向の移動量をあまり大きくできない。   However, in the case of this configuration, if the seal substrate is greatly separated in the radial direction, the circumferentially divided surface of the seal substrate opens widely, a large amount of steam leaks, and sufficient steam pressure cannot be obtained. The amount of movement in the radial direction cannot be increased too much.

前述したケーシングやダイアフラムなどの熱変形では変形量が大きくなる場合があり、この場合にはロータとの接触を生じ、フィンと対向する位置に快削性スペーサを設置していれば快削性スペーサは快削されてしまう。このため、蒸気Stの圧力が高まりシール基板がロータと近接する位置へ移動してもフィン対向位置の快削性スペーサには快削凹みが生じており、フィン先端部の隙間は結局大きくなり、漏れ量を少なくできなくなる。   The amount of deformation may increase due to the above-described thermal deformation of the casing or diaphragm. In this case, contact with the rotor occurs, and if a free-cutting spacer is installed at a position facing the fin, the free-cutting spacer Will be free-cut. For this reason, even if the pressure of the steam St increases and the seal substrate moves to a position close to the rotor, a free-cutting recess is generated in the free-cutting spacer at the fin-facing position, and the gap at the fin tip portion eventually becomes large, The amount of leakage cannot be reduced.

本発明の場合には移動サポート40とシール基板25の軸方向の移動量に特に制限は存在しないため、ロータとケーシング間の伸び差が大きく1cm以上あるような場合でも容易に対応できる。   In the case of the present invention, there is no particular limitation on the amount of movement of the movement support 40 and the seal substrate 25 in the axial direction, so that even when the difference in elongation between the rotor and the casing is large and is 1 cm or more, it can be easily handled.

上記快削性スペーサ28として通気性金属を用いた快削性スペーサ28とすることもできる。通気性金属は、多孔質金属の空間部(ポア)が連結した構造で、内部を気体(蒸気St)が通気できる金属素材である。通気性金属は、切削性に優れている素材であるため、快削性スペーサ28を構成できる。通気性金属を用いた快削性スペーサ28を用いることにより、シールフィン24の破損を防止できるのみならず、シールフィン24と快削性スペーサ28の接触により生じる接触発熱を除去でき、接触発熱による熱変形を防止できる。   The free-cutting spacer 28 may be a free-cutting spacer 28 using a breathable metal. The air-permeable metal is a metal material that has a structure in which porous metal space portions (pores) are connected, and allows gas (vapor St) to pass therethrough. Since the breathable metal is a material excellent in machinability, the free-cutting spacer 28 can be configured. By using the free-cutting spacer 28 using a breathable metal, not only can the seal fin 24 be prevented from being damaged, but also the contact heat generated by the contact between the seal fin 24 and the free-cutting spacer 28 can be removed. Thermal deformation can be prevented.

図3の説明では、蒸気Stが与圧室29に流入する蒸気通路46の位置と蒸気圧の押し込みによる軸方向移動方向が逆側に備えられる一構成例について説明したが、本発明の構成はこれに限定されるものではない。本発明では、蒸気Stを与圧室29に集め、径方向に移動可能な押し込みサポート39を介して、一旦径方向に蒸気圧力を作用させた後、移動サポート40で再度軸方向への力として変換する。この構造によれば、シール基板25の移動方向と、蒸気通路46を介した蒸気の回収方向を自由に決めることができる。例えば図6に示すように蒸気Stが与圧室29に流入する蒸気通路46の位置と蒸気圧の押し込みによる軸方向移動方向が同じ側であっても、前述の図3に示した実施例と同様に説明することが可能で、全く同じ効果が得られる。よって、本発明の効果は蒸気通路46の位置と蒸気圧の押し込みによる軸方向移動位置の相対関係に影響を受けず、設計の自由度を上げることができる。   In the description of FIG. 3, the configuration example in which the position of the steam passage 46 through which the steam St flows into the pressurizing chamber 29 and the axial movement direction by pushing the steam pressure are provided on the opposite side has been described. It is not limited to this. In the present invention, the steam St is collected in the pressurizing chamber 29, and the steam pressure is once applied in the radial direction via the push-in support 39 that is movable in the radial direction. Convert. According to this structure, the moving direction of the seal substrate 25 and the direction of steam recovery via the steam passage 46 can be freely determined. For example, as shown in FIG. 6, even if the position of the steam passage 46 where the steam St flows into the pressurizing chamber 29 and the axial movement direction by pushing the steam pressure are on the same side, the embodiment shown in FIG. It can be explained in the same way and the same effect can be obtained. Therefore, the effect of the present invention is not affected by the relative relationship between the position of the steam passage 46 and the axial movement position by pushing the steam pressure, and the degree of freedom in design can be increased.

例えば、高圧蒸気タービン(HP)と中圧蒸気タービン(IP)が一体として構成され、両者のロータが連結される場合などにおいては、蒸気配管の取り回し設置の関係から、両者の蒸気取り入れ配管が高圧蒸気タービンと中圧蒸気タービン境目中央付近に設置されることがある。このような場合には、ロータが連結されているため、ロータ熱伸びによるケーシングに対するロータの相対移動は、スラスト軸受けの位置によるが、高圧と中圧タービンのうち一方のタービンでは、図4(c)に示すように高蒸気圧側(HP)から低蒸気圧側(IP)に向かう移動となる。これに対し、他方のタービンでは、ロータの相対移動は、図4(d)に示すように低蒸気圧側(IP)から高蒸気圧側(HP)に向かう移動となる。   For example, in a case where a high-pressure steam turbine (HP) and an intermediate-pressure steam turbine (IP) are configured as a single unit and the rotors of both are connected, the steam intake pipes of both are high pressures due to the arrangement of the steam pipes. It may be installed near the center of the boundary between the steam turbine and the medium pressure steam turbine. In such a case, since the rotor is connected, the relative movement of the rotor with respect to the casing due to the thermal elongation of the rotor depends on the position of the thrust bearing, but in one of the high-pressure and intermediate-pressure turbines, FIG. ), The movement proceeds from the high vapor pressure side (HP) toward the low vapor pressure side (IP). On the other hand, in the other turbine, the relative movement of the rotor is a movement from the low steam pressure side (IP) toward the high steam pressure side (HP) as shown in FIG.

タービン起動時の熱的に不安定な時、シールフィン24と快削性スペーサ28が接触し、快削性スペーサ28上に凹みを生じ、その後に熱的に安定となり定常運転を開始するものとする。定常運転開始時におけるシールフィン24の位置は快削性スペーサ28上凹みの中央ではなく、接触開始位置に近いと考えられている。この時、蒸気圧によりシール基板25を高蒸気圧側(HP)から低蒸気圧側(IP)に向かって移動させる構成を用いれば、一方のターンビンではシール基板25を軸方向へ少し移動することにより隙間を最小にできる。これに対し、他方のタービンでは伸び差による快削性スペーサ28上凹みの軸方向長さ程度以上の移動量が必要となる。   When the heat is unstable when the turbine is started, the seal fin 24 and the free-cutting spacer 28 come into contact with each other to form a dent on the free-cutting spacer 28, and then become thermally stable and start steady operation. To do. It is considered that the position of the seal fin 24 at the start of steady operation is not the center of the upper recess of the free-cutting spacer 28 but close to the contact start position. At this time, if a configuration is used in which the seal substrate 25 is moved from the high vapor pressure side (HP) toward the low vapor pressure side (IP) by the vapor pressure, the gap is obtained by slightly moving the seal substrate 25 in the axial direction in one turn bin. Can be minimized. On the other hand, the other turbine requires a moving amount that is equal to or greater than the axial length of the recess on the free-cutting spacer 28 due to a difference in elongation.

このように大きな移動量が必要となるタービンのシール部分では、シールフィン24とハイ部26の接触を防止するため、シールフィン24間のピッチを大きくとる必要を生じ、軸方向に粗いシールフィン24の配置となる。このためシールフィン24による絞り数が少なくなり蒸気の漏れ量が増加するという問題を生じる。逆に、無理にシールフィン24による絞り数を増やせばロータ長が増大しコストが著しく増加するといった問題を生じる。   In such a seal portion of the turbine that requires a large amount of movement, it is necessary to increase the pitch between the seal fins 24 in order to prevent the seal fins 24 and the high portions 26 from contacting each other. It becomes arrangement of. For this reason, the number of throttles by the seal fins 24 is reduced, resulting in an increase in the amount of steam leakage. On the contrary, if the number of apertures by the seal fins 24 is increased forcibly, the rotor length increases and the cost increases remarkably.

しかしながら、本発明の構造によれば、図3と図6に示したように、シール基板25の移動方向と、蒸気通路46を介した蒸気の回収方向を自由に決めることができる。例えば、蒸気通路46を介して与圧室29に供給する蒸気stを高蒸気圧側(HP)から取り入れる構成を用いた場合、蒸気通路46の位置は高蒸気圧側(HP)に決まってしまう。しかし、本発明の構造によれば、シール基板25を高蒸気圧側(HP)から低蒸気圧側(IP),低蒸気圧側(IP)から高蒸気圧側(HP)のどちらにも移動可能に自由に設計できる。   However, according to the structure of the present invention, as shown in FIGS. 3 and 6, the moving direction of the sealing substrate 25 and the steam recovery direction via the steam passage 46 can be freely determined. For example, when the configuration in which the steam st supplied to the pressurizing chamber 29 through the steam passage 46 is taken in from the high steam pressure side (HP), the position of the steam passage 46 is determined on the high steam pressure side (HP). However, according to the structure of the present invention, the seal substrate 25 can be freely moved from the high vapor pressure side (HP) to the low vapor pressure side (IP) and from the low vapor pressure side (IP) to the high vapor pressure side (HP). Can design.

従って、本発明では蒸気通路46の位置と蒸気圧の押し込みによる軸方向移動位置の相対関係に影響を受けないため、上述したいずれのタービンでもシール基板25を軸方向へ少し移動することにより隙間を最小にする構成とできるため、コンパクトで高性能な蒸気タービンを供給することができる。また高圧タービンと低圧タービンが連結した場合や中央に蒸気取り入れ配管が設置される低圧タービンにおいても同様な効果が得られる。   Therefore, in the present invention, since it is not affected by the relative relationship between the position of the steam passage 46 and the axial movement position due to the pushing of the steam pressure, in any of the turbines described above, the gap is formed by slightly moving the seal substrate 25 in the axial direction. Since the configuration can be minimized, a compact and high-performance steam turbine can be supplied. The same effect can be obtained when a high-pressure turbine and a low-pressure turbine are connected or in a low-pressure turbine in which a steam intake pipe is installed in the center.

以上、ラビリンスシール装置23に快削性スペーサ28を取り付ける一構成例、及び、ラビリンスシール装置23を構成するシール基板25が、ロータ18に対し軸方向に移動可能に、ノズルダイヤフラム内輪側22に備えられる一構成例について説明したが、本発明の構成は、これに限定されるものではない。   As described above, the configuration example in which the free-cutting spacer 28 is attached to the labyrinth seal device 23 and the seal substrate 25 constituting the labyrinth seal device 23 are provided on the nozzle diaphragm inner ring side 22 so as to be movable in the axial direction with respect to the rotor 18. Although one configuration example has been described, the configuration of the present invention is not limited to this.

例えば、ラビリンスシール装置23には、図3,図6に示す形状のほか、図7に示すハイロー型のラビリンスシール装置もある。そして、図9に示すハイロー型のラビリンスシール装置にも本発明を適用できる。   For example, the labyrinth seal device 23 includes a high-low type labyrinth seal device shown in FIG. 7 in addition to the shape shown in FIGS. The present invention can also be applied to the high-low labyrinth seal device shown in FIG.

次に本発明の第2の実施形態について説明する。   Next, a second embodiment of the present invention will be described.

図7に示す本実施形態においては、シール基板25側のシールフィン34とロータ18のハイ部35,ロー部36上間に、快削性金属からなる快削性スペーサ28(スペーサ)が取り付けられる。
さらに、シールフィン34が備わるシール基板25が、ロータ軸方向に移動可能に備わることを特徴とする。
本実施形態に係る快削性スペーサ28を形成する快削性金属は、切削性に優れている素材(アブレイダブル材)であり、例えば、シール基板25側のシールフィン34の先端とロータ18側の快削性スペーサ28とが接触した状態でロータ18が回転した場合、例えば、図8に示すように快削性スペーサ28が削られてシールフィン34は損傷しない。
In the present embodiment shown in FIG. 7, a free-cutting spacer 28 (spacer) made of a free-cutting metal is attached between the seal fin 34 on the seal substrate 25 side and the high portion 35 and the low portion 36 of the rotor 18. .
Further, the seal substrate 25 provided with the seal fins 34 is provided so as to be movable in the rotor axial direction.
The free-cutting metal forming the free-cutting spacer 28 according to the present embodiment is a material (abradable material) excellent in machinability, for example, the tip of the seal fin 34 on the seal substrate 25 side and the rotor 18. When the rotor 18 rotates in contact with the free-cutting spacer 28 on the side, for example, as shown in FIG. 8, the free-cutting spacer 28 is cut and the seal fins 34 are not damaged.

ここで、本実施例の理解を容易にするため、従来の技術及びその問題点について図面を用いて説明する。
シールフィン34に対向する位置に、例えばアブレイダブル材など切削性に優れた素材からなるスペーサを備える従来の技術では、図8(a)に示すように快削性スペーサ28とシールフィン34との接触により、快削性スペーサ28が削られシールフィン34上に初期設定より大きなクリアランスを生じることとなる。このクリアランスの増加分に応じてシール部に蒸気の漏れ量が増加するため、漏れ量の増加により蒸気タービンのタービン効率が低下するという問題が発生する。
Here, in order to facilitate understanding of the present embodiment, a conventional technique and its problems will be described with reference to the drawings.
In the conventional technique in which a spacer made of a material excellent in machinability such as an abradable material is provided at a position facing the seal fin 34, as shown in FIG. 8A, the free-cutting spacer 28, the seal fin 34, As a result of this contact, the free-cutting spacer 28 is scraped, and a clearance larger than the initial setting is generated on the seal fin 34. Since the amount of steam leakage increases in the seal portion in accordance with the increase in the clearance, there arises a problem that the turbine efficiency of the steam turbine decreases due to the increase in the amount of leakage.

前述したように、以下のような問題を生じる。タービン組み立て時の初期の状態(1)に対して、蒸気を少量蒸気タービン内に流入させると、ダイアフラムの熱変形,ケーシング熱変形やロータ熱伸びなどにより快削性スペーサ28とシールフィン34が接触を開始(2)し、時間経過して熱的に安定した後に接触終了(3)し、定常負荷位置(4)に至るという快削性スペーサ28とシールフィン34との接触のプロセスが想定される。熱的に安定した状態になり定常運転を実施すべく高温・高圧の蒸気Stを蒸気タービン内に流入させて安定的な発電を実施することが可能となる。この場合の隙間は図8(a)に示すようにタービン組み立て時の(1)初期の状態の隙間に対して著しく増加することとなる。   As described above, the following problems occur. When steam is introduced into the steam turbine in a small amount with respect to the initial state (1) when the turbine is assembled, the free-cutting spacer 28 and the seal fin 34 come into contact with each other due to thermal deformation of the diaphragm, thermal deformation of the casing, thermal expansion of the rotor, and the like. The contact process between the free-cutting spacer 28 and the seal fin 34 is assumed to start (2), and after the time has elapsed and after the thermal stabilization, the contact ends (3) and reaches the steady load position (4). The It becomes possible to perform stable power generation by allowing high-temperature and high-pressure steam St to flow into the steam turbine in order to achieve a stable operation in a thermally stable state. As shown in FIG. 8A, the gap in this case is significantly increased with respect to the gap in the initial state (1) at the time of assembling the turbine.

これにより、定常運転時のシールの漏れ量が増加し、タービン効率が低下するという問題が発生することとなる。以上が、従来技術の問題点である。再度、本実施形態の説明に戻る。   As a result, there is a problem that the amount of seal leakage during steady operation increases and the turbine efficiency decreases. The above is the problem of the prior art. Returning to the description of the present embodiment again.

本実施形態においては、シールフィン34は、ロータ18に対して軸方向に移動可能に構成されている。例えば、図8(b)に示すように、熱的に安定した状態になり接触終了後(3)に定常運転を実施すべく高温・高圧の蒸気Stを蒸気タービン内に流入させた場合シールフィン34は、回転部であるロータ18上の快削性スペーサ28に対して軸方向に移動する(4)。移動後のシールフィン34位置に対向する位置にある快削性スペーサ28は未接触状態が保たれているため、シールフィン34上のクリアランスは初期状態の隙間に対して同等となる。すなわち、例え快削性スペーサ28の表面が接触により快削されても、定常運転時のシールの隙間を初期状態の隙間と同等とすることが可能になるため、漏れ量の増加は無くなりタービン効率を高いまま保つことが可能となる。   In the present embodiment, the seal fin 34 is configured to be movable in the axial direction with respect to the rotor 18. For example, as shown in FIG. 8 (b), when a high-temperature and high-pressure steam St is caused to flow into the steam turbine in order to carry out a steady operation after the contact is finished (3) as shown in FIG. 34 moves in the axial direction with respect to the free-cutting spacer 28 on the rotor 18 which is a rotating part (4). Since the free-cutting spacer 28 at the position facing the position of the seal fin 34 after moving is kept in a non-contact state, the clearance on the seal fin 34 is equal to the gap in the initial state. That is, even if the surface of the free-cutting spacer 28 is free-cut by contact, the seal gap during steady operation can be made equal to the gap in the initial state. Can be kept high.

このようにシールフィン34が備わるシール基板25が、ロータ18の軸方向に移動可能に備わることで、シールフィン34と快削性スペーサ28が接触する場合であっても、定常運転時のシールの漏れ量が増加し、タービン効率が低下する問題が発生する事態にならない。したがって、快削性スペーサ28の表面が接触に快削されても、漏れ量の増加は無くなりタービン効率を高いまま保つことが可能となるという優れた効果を奏する。   As described above, the seal substrate 25 provided with the seal fins 34 is provided so as to be movable in the axial direction of the rotor 18, so that even when the seal fins 34 and the free-cutting spacers 28 are in contact with each other, The amount of leakage increases and the problem of lowering turbine efficiency does not occur. Therefore, even if the surface of the free-cutting spacer 28 is free-cut to contact, the leakage amount does not increase and the turbine efficiency can be kept high.

さらに、本実施形態に係るシール基板25は、ロータ18に対して軸方向に移動可能に備わっている。図7に示すように、ノズルダイヤフラム内輪22には、中空の与圧室29が形成されている。与圧室29内には、与圧室29の内壁にサポートされてロータ側径方向に移動可能な受圧ヘッド30が備わっている。受圧ヘッド30のロータ側径方向内周側は、与圧室29内に形成されたサポートに支持されてロータ側径方向に移動可能な押し込みサポート39に接続されている。押し込みサポート39のロータ側径方向内周側の端部は、ロータ軸方向に傾斜する押込側傾斜接触面39aを有し、この押込側傾斜接触面39aを介して、ロータ18の軸方向に移動可能な移動サポート40と接触している。移動サポート40は、与圧室29の最内周側に設けられており、移動サポート40のロータ側径方向外周側の端部は、押し込みサポート39の押込側傾斜接触面39aに沿うようにロータ軸方向に傾斜する傾斜接触面40aが形成されている。   Furthermore, the seal substrate 25 according to the present embodiment is provided so as to be movable in the axial direction with respect to the rotor 18. As shown in FIG. 7, a hollow pressurizing chamber 29 is formed in the nozzle diaphragm inner ring 22. In the pressurizing chamber 29, there is provided a pressure receiving head 30 that is supported by the inner wall of the pressurizing chamber 29 and is movable in the rotor side radial direction. The rotor side radial inner peripheral side of the pressure receiving head 30 is connected to a pushing support 39 supported by a support formed in the pressurizing chamber 29 and movable in the rotor side radial direction. The end of the pushing support 39 on the radially inner side in the rotor side has a pushing side inclined contact surface 39a inclined in the rotor axial direction, and moves in the axial direction of the rotor 18 through the pushing side inclined contact surface 39a. In contact with possible moving support 40; The moving support 40 is provided on the innermost peripheral side of the pressurizing chamber 29, and the end of the moving support 40 on the outer peripheral side in the radial direction of the rotor extends along the pressing side inclined contact surface 39 a of the pressing support 39. An inclined contact surface 40a that is inclined in the axial direction is formed.

受圧ヘッド30で受けたロータ側径方向の力は、押し込みサポート39と移動サポート40間の傾斜接触面で軸方向の力へ変換され、移動サポート40は軸方向へ押し込まれる。移動サポート40は戻りバネ31(付勢手段)で弾性支持され、戻りバネ31によって、蒸気圧の押し込みによる軸方向の移動方向と逆方向に、相当の付勢力で付勢されている。   The force in the rotor side radial direction received by the pressure receiving head 30 is converted into an axial force on the inclined contact surface between the push-in support 39 and the moving support 40, and the moving support 40 is pushed in the axial direction. The movement support 40 is elastically supported by a return spring 31 (biasing means), and is urged by the return spring 31 with a considerable urging force in the direction opposite to the axial movement direction due to the pushing of the vapor pressure.

与圧室29は、蒸気通路46によってノズルダイヤフラム内輪22の外側と連通し、ノズルダイヤフラム内輪22の外側を流通する蒸気Stが与圧室29に流入するように構成される。そして、蒸気Stの圧力が受圧ヘッド30に作用したとき、受圧ヘッド30は蒸気圧力により押し込まれ、受圧ヘッド30で受けたロータ側径方向の力は、押し込みサポート39と移動サポート40間の傾斜接触面で軸方向の力へ変換され、移動サポート40を軸方向へ押し込み、ロータ軸方向に移動するように構成される。   The pressurizing chamber 29 is configured to communicate with the outside of the nozzle diaphragm inner ring 22 through the steam passage 46, so that the steam St flowing outside the nozzle diaphragm inner ring 22 flows into the pressurizing chamber 29. When the pressure of the steam St acts on the pressure receiving head 30, the pressure receiving head 30 is pushed in by the steam pressure, and the rotor side radial force received by the pressure receiving head 30 is inclined contact between the pushing support 39 and the moving support 40. The surface is converted into an axial force, and the moving support 40 is pushed in the axial direction to move in the rotor axial direction.

移動サポート40には内周側先端部にシール基板25が取り付けられる。さらに移動サポート40にはガイド32が備わっている。ガイド32は、ノズルダイヤフラム内輪22の与圧室29内部に突出するガイド受け33と接触し、受圧ヘッド30とシール基板25で受ける蒸気圧のモーメントにより、移動サポート40とシール基板25が回転し不安定な姿勢となることを防ぎ、ロータ軸方向にスムーズに往復動することを可能とする。   A seal substrate 25 is attached to the distal end portion on the inner peripheral side of the movement support 40. Further, the movement support 40 is provided with a guide 32. The guide 32 comes into contact with a guide receiver 33 projecting into the pressurizing chamber 29 of the nozzle diaphragm inner ring 22, and the movement support 40 and the seal substrate 25 are rotated by the moment of the vapor pressure received by the pressure receiving head 30 and the seal substrate 25. This prevents a stable posture and enables smooth reciprocation in the rotor axis direction.

そして、受圧ヘッド30,押し込みサポート39,移動サポート40,ガイド32、及びシール基板25を含んで駆動装置(可動部)が構成される。   A driving device (movable part) is configured including the pressure receiving head 30, the pushing support 39, the moving support 40, the guide 32, and the seal substrate 25.

そして、移動サポート40が、戻りバネ31の付勢力で蒸気圧の押し込みによる軸方向の移動方向と逆側の位置で支持されているとき、シール基板25は蒸気圧の押し込みによる軸方向の移動方向と逆側の位置に移動した状態にある。   When the movement support 40 is supported by the biasing force of the return spring 31 at a position opposite to the axial movement direction due to the pushing of the vapor pressure, the seal substrate 25 moves in the axial movement direction due to the pushing of the vapor pressure. And moved to the opposite position.

本実施形態におけるラビリンスシール装置23は、シール基板25に加え、与圧室29,蒸気通路46,受圧ヘッド30,傾斜接触面を持つ押し込みサポート39,傾斜接触面を持つ移動サポート40,ガイド32、及び戻りバネ31を含んで構成される。   In addition to the seal substrate 25, the labyrinth seal device 23 in the present embodiment includes a pressurizing chamber 29, a steam passage 46, a pressure receiving head 30, a pushing support 39 having an inclined contact surface, a moving support 40 having an inclined contact surface, a guide 32, And a return spring 31.

そして、ラビリンスシール装置23,ロータ18側の快削性スペーサ28を含んだシール構造が蒸気タービン3に組み込まれることになる。   A seal structure including the labyrinth seal device 23 and the free-cutting spacer 28 on the rotor 18 side is incorporated into the steam turbine 3.

ボイラ2で発生する蒸気Stが蒸気タービン3に流入すると、蒸気Stが静翼21と動翼17の間を通るときに、蒸気Stの一部が蒸気通路46を流通して与圧室29に流入する。   When the steam St generated in the boiler 2 flows into the steam turbine 3, when the steam St passes between the stationary blade 21 and the moving blade 17, a part of the steam St flows through the steam passage 46 and enters the pressurized chamber 29. Inflow.

与圧室29に流入する蒸気Stの圧力が受圧ヘッド30をロータ側径方向に押し込み、ロータ側径方向の力は、押し込みサポート39と移動サポート40間の傾斜接触面で軸方向の力へ変換される。移動サポート40を軸方向へ移動させる力(押圧力)が、戻りバネ31の付勢力より小さければ、戻りバネ31は、移動サポート40を蒸気圧の押し込みによる軸方向の移動方向の逆側の位置で支持している。   The pressure of the steam St flowing into the pressurizing chamber 29 pushes the pressure receiving head 30 in the rotor side radial direction, and the rotor side radial force is converted into an axial force on the inclined contact surface between the push support 39 and the moving support 40. Is done. If the force (pressing force) for moving the moving support 40 in the axial direction is smaller than the urging force of the return spring 31, the return spring 31 is positioned on the opposite side of the moving direction in the axial direction by pushing the moving support 40 with the vapor pressure. I support it.

例えば、蒸気タービン3(図1参照)に接続される負荷が増大して、蒸気タービン3を流通する蒸気Stの圧力が高くなると、与圧室29に流入する蒸気Stの圧力も高くなる。そして、蒸気Stの圧力により受圧ヘッド30をロータ側径方向に押し込み、ロータ側径方向の力は、押し込みサポート39と移動サポート40間の傾斜接触面で軸方向の力へ変換される。移動サポート40をロータ18の軸方向に移動させる押圧力が、戻りバネ31の付勢力以上になると、移動サポート40は蒸気Stの圧力でロータ18の軸方向に移動し、移動サポート40と接続されるシール基板25が、蒸気圧の押圧による軸方向に移動する。   For example, when the load connected to the steam turbine 3 (see FIG. 1) increases and the pressure of the steam St flowing through the steam turbine 3 increases, the pressure of the steam St flowing into the pressurized chamber 29 also increases. The pressure receiving head 30 is pushed in the rotor side radial direction by the pressure of the steam St, and the rotor side radial force is converted into an axial force on the inclined contact surface between the push support 39 and the moving support 40. When the pressing force for moving the moving support 40 in the axial direction of the rotor 18 becomes equal to or greater than the biasing force of the return spring 31, the moving support 40 moves in the axial direction of the rotor 18 with the pressure of the steam St and is connected to the moving support 40. The seal substrate 25 is moved in the axial direction by pressing of the vapor pressure.

移動サポート40が、蒸気圧の押圧方向の停止位置まで移動したときに、シール基板25側シールフィン34上にロータ18側の未接触状態の快削性スペーサ28の表面を対向させるように構成すると、与圧室29に流入する蒸気Stの圧力が高くなると、互いに対向するシールフィン34と快削性スペーサ28の隙間を初期設定状態にすることができる。そして、シールフィン34と快削性スペーサ28の間のクリアランスが最小となり、静翼21とロータ18の間のシール性能が向上する。   When the movement support 40 is moved to the stop position in the vapor pressure pressing direction, the surface of the non-contact free-cutting spacer 28 on the rotor 18 side is opposed to the seal fin 25 side seal fin 34. When the pressure of the steam St flowing into the pressurizing chamber 29 is increased, the gap between the seal fin 34 and the free-cutting spacer 28 facing each other can be set to the initial setting state. Further, the clearance between the seal fin 34 and the free-cutting spacer 28 is minimized, and the sealing performance between the stationary blade 21 and the rotor 18 is improved.

なお、蒸気タービン3内を流通する蒸気Stは、上流から下流に向って膨張して減圧することから、蒸気Stの流れの下流ほど、静翼21のラビリンスシール装置23に備わる戻りバネ31の付勢力を弱くする構成であってもよい。   Note that the steam St flowing through the steam turbine 3 expands from the upstream toward the downstream and depressurizes. Therefore, the return spring 31 provided in the labyrinth seal device 23 of the stationary blade 21 is attached to the downstream of the steam St flow. The structure which weakens power may be sufficient.

そして、このように構成されるシール構造が組み込まれた蒸気タービン3は、蒸気Stの圧力が低い立ち上げ時には、シール基板25側のシールフィン34がロータ18側の快削性スペーサ28に対し蒸気圧の押し込み方向と逆方向位置になる。   In the steam turbine 3 incorporating the seal structure configured as described above, when the steam St pressure is low, the seal fin 34 on the seal substrate 25 side steams against the free-cutting spacer 28 on the rotor 18 side. The position is in the direction opposite to the direction in which the pressure is pushed.

したがって、立ち上げ時の熱的不安定状態においてはシール基板25側のシールフィン34とロータ18側の快削性スペーサ28に対し蒸気圧の押し込み方向と逆方向位置となり、この位置において、熱変形によりシールフィン34と快削性スペーサ28が接触することがある。   Therefore, in the thermally unstable state at the time of start-up, the steam fins 34 on the seal substrate 25 side and the free-cutting spacer 28 on the rotor 18 side are in positions opposite to the direction in which the vapor pressure is pushed, and in this position, thermal deformation occurs. As a result, the seal fin 34 and the free-cutting spacer 28 may come into contact with each other.

このとき快削性スペーサ28には接触による凹みを生じるが、快削性スペーサ28と接触するためシールフィン34に損傷は生じない。   At this time, although the free-cutting spacer 28 is dented by contact, the seal-fin 34 is not damaged because of contact with the free-cutting spacer 28.

蒸気タービン3の負荷が増大して蒸気Stの圧力が高くなると、シールフィン34が蒸気圧の押圧軸方向の停止位置まで移動しシールフィン34と快削性スペーサ28の間のクリアランスが最小状態になって、静翼21とロータ18の間のシール性能が向上する。したがって、蒸気タービン3のタービン効率が向上する。   When the load of the steam turbine 3 increases and the pressure of the steam St increases, the seal fin 34 moves to a stop position in the pressure axis direction of the steam pressure, and the clearance between the seal fin 34 and the free-cutting spacer 28 is minimized. Thus, the sealing performance between the stationary blade 21 and the rotor 18 is improved. Therefore, the turbine efficiency of the steam turbine 3 is improved.

上記快削性スペーサ28として通気性金属を用いた快削性スペーサ28とすることができる。通気性金属は、切削性に優れている素材であるため、快削性スペーサ28を構成できる。通気性金属を用いた快削性スペーサ28を用いることにより、シールフィン34の破損の防止のみならず、シールフィン34と快削性スペーサ28の接触により生じる接触発熱を除去でき、接触発熱による熱変形を防止できる。本実施形態では蒸気通路46の位置と蒸気圧の押し込みによる軸方向移動位置の相対関係に影響を受けないため、実施例1と同様にシール基板25を軸方向へ少し移動することにより隙間を最小にする構成とできるため、コンパクトで高性能な蒸気タービンを供給することができる。また高圧タービンと低圧タービンが連結した場合や中央に蒸気取り入れ配管が設置される低圧タービンにおいても同様な効果が得られる。   As the free-cutting spacer 28, a free-cutting spacer 28 using a breathable metal can be used. Since the breathable metal is a material excellent in machinability, the free-cutting spacer 28 can be configured. By using the free-cutting spacer 28 made of a breathable metal, not only can the seal fin 34 be prevented from being damaged, but also the contact heat generated by the contact between the seal fin 34 and the free-cutting spacer 28 can be removed. Deformation can be prevented. In this embodiment, since it is not affected by the relative relationship between the position of the steam passage 46 and the axial movement position due to the pushing of the steam pressure, the gap is minimized by slightly moving the seal substrate 25 in the axial direction as in the first embodiment. Therefore, a compact and high-performance steam turbine can be supplied. The same effect can be obtained when a high-pressure turbine and a low-pressure turbine are connected or in a low-pressure turbine in which a steam intake pipe is installed in the center.

以上、ロータ18に快削性スペーサ28を取り付ける一構成例、及び、ラビリンスシール装置23を構成するシール基板25が、ロータ18に対し軸方向に移動可能に、ノズルダイヤフラム内輪22に備えられる一構成例について説明したが、本発明の構成は、これに限定されるものではない。   As described above, one configuration example in which the free-cutting spacer 28 is attached to the rotor 18 and one configuration in which the nozzle substrate inner ring 22 is provided so that the seal substrate 25 constituting the labyrinth seal device 23 is movable in the axial direction with respect to the rotor 18. Although an example has been described, the configuration of the present invention is not limited to this.

例えば、ラビリンスシール装置23には、図3,図6,図7に示す形状のほか、図9に示すハイロー型のラビリンスシール装置もある。そして、図9に示すハイロー型のラビリンスシール装置にも本発明を適用できる。   For example, the labyrinth seal device 23 includes a high-low labyrinth seal device shown in FIG. 9 in addition to the shapes shown in FIGS. The present invention can also be applied to the high-low labyrinth seal device shown in FIG.

次に本発明の第3の実施形態について説明する。   Next, a third embodiment of the present invention will be described.

図9に示すように、本実施形態に係るノズルダイヤフラム内輪22には、複数のシールフィン34を備えたシール基板25が備わっている。   As shown in FIG. 9, the nozzle diaphragm inner ring 22 according to the present embodiment includes a seal substrate 25 including a plurality of seal fins 34.

シール基板25には、ロータ18の軸方向に並んで周方向に形成される複数の溝37を所定間隔で設け、この複数の溝37のそれぞれにシールフィン34をコーキングして固定する。   The seal substrate 25 is provided with a plurality of grooves 37 formed in the circumferential direction along the axial direction of the rotor 18 at predetermined intervals, and the seal fins 34 are caulked and fixed to the plurality of grooves 37, respectively.

さらに、ロータ18にもロータ18の軸方向に並んで周方向に形成される複数の溝38を所定間隔で設け、この複数の溝38のそれぞれに、シールフィン24をコーキングして固定する。   Further, the rotor 18 is provided with a plurality of grooves 38 formed in the circumferential direction along the axial direction of the rotor 18 at predetermined intervals, and the seal fins 24 are caulked and fixed to the grooves 38, respectively.

そして、シール基板25側のシールフィン34とロータ18側のシールフィン24が、ロータ18の軸方向に交互に重なり合うように配置する。   The seal fins 34 on the seal substrate 25 side and the seal fins 24 on the rotor 18 side are arranged so as to alternately overlap in the axial direction of the rotor 18.

このように、複数のシールフィン34が備わるシール基板25を含んでラビリンスシール装置23が構成される。   Thus, the labyrinth seal device 23 is configured including the seal substrate 25 provided with a plurality of seal fins 34.

シール基板25側のシールフィン34とロータ18の間、及びロータ18側のシールフィン24とシール基板25の間に、快削性金属からなる快削性スペーサ28(スペーサ)が取り付けられる。   A free-cutting spacer 28 (spacer) made of a free-cutting metal is attached between the seal fin 34 on the seal substrate 25 side and the rotor 18 and between the seal fin 24 on the rotor 18 side and the seal substrate 25.

さらに、シールフィン34と快削性スペーサ28が備わるシール基板25が、ロータ軸方向に移動可能に備わることを特徴とする。   Further, the seal substrate 25 provided with the seal fins 34 and the free-cutting spacers 28 is provided so as to be movable in the rotor axial direction.

このように構成すれば図3,図7に示した本発明の実施形態にて説明したいずれの効果も得られる。   With this configuration, any of the effects described in the embodiment of the present invention shown in FIGS. 3 and 7 can be obtained.

すなわち、本実施形態におけるラビリンスシール装置23は、シール基板25に加え、与圧室29,蒸気通路46,受圧ヘッド30,押し込みサポート39,移動サポート40,ガイド32、及び戻りバネ31を含んで構成される。   That is, the labyrinth seal device 23 in this embodiment includes a pressurizing chamber 29, a steam passage 46, a pressure receiving head 30, a pushing support 39, a moving support 40, a guide 32, and a return spring 31 in addition to the seal substrate 25. Is done.

そして、ラビリンスシール装置23,ロータ18側の快削性スペーサ28を含んだシール構造が蒸気タービン3(図1参照)に組み込まれることになる。   Then, the seal structure including the labyrinth seal device 23 and the free-cutting spacer 28 on the rotor 18 side is incorporated into the steam turbine 3 (see FIG. 1).

ボイラ2で発生する蒸気Stが蒸気タービン3に流入すると、蒸気Stが静翼21と動翼17の間を通るときに、蒸気Stの一部が蒸気通路46を流通して与圧室29に流入する。   When the steam St generated in the boiler 2 flows into the steam turbine 3, when the steam St passes between the stationary blade 21 and the moving blade 17, a part of the steam St flows through the steam passage 46 and enters the pressurized chamber 29. Inflow.

与圧室29に流入する蒸気Stの圧力が受圧ヘッド30をロータ側径方向に押し込み、ロータ側径方向の力は、押し込みサポート39と移動サポート40間の傾斜接触面で軸方向の力へ変換される。移動サポート40を軸方向へ移動させる力(押圧力)が、戻りバネ31の付勢力より小さければ、戻りバネ31は、移動サポート40を蒸気圧の押し込みによる軸方向の移動方向の逆側の位置で支持している。   The pressure of the steam St flowing into the pressurizing chamber 29 pushes the pressure receiving head 30 in the rotor side radial direction, and the rotor side radial force is converted into an axial force on the inclined contact surface between the push support 39 and the moving support 40. Is done. If the force (pressing force) for moving the moving support 40 in the axial direction is smaller than the urging force of the return spring 31, the return spring 31 is positioned on the opposite side of the moving direction in the axial direction by pushing the moving support 40 with the vapor pressure. I support it.

この位置においては熱変形によりシール基板25上のシールフィン34、およびロータ18上のシールフィン24と対向する快削性スペーサ28が接触し得る。   At this position, the heat-deformable spacer 28 facing the seal fins 34 on the seal substrate 25 and the seal fins 24 on the rotor 18 can come into contact with each other due to thermal deformation.

このとき快削性スペーサ28には接触による凹みを生じるが、快削性スペーサ28と接触するためシールフィン34、およびシールフィン24に損傷は生じない。   At this time, although the free-cutting spacer 28 is dented by contact, the seal-fin 34 and the seal fin 24 are not damaged because of contact with the free-cutting spacer 28.

例えば、蒸気タービン3に接続される負荷が増大して、蒸気タービン3を流通する蒸気Stの圧力が高くなると、与圧室29に流入する蒸気Stの圧力も高くなる。   For example, when the load connected to the steam turbine 3 increases and the pressure of the steam St flowing through the steam turbine 3 increases, the pressure of the steam St flowing into the pressurized chamber 29 also increases.

そして、蒸気Stの圧力により受圧ヘッド30をロータ側径方向に押し込み、ロータ側径方向の力は、押し込みサポート39と移動サポート40間の傾斜接触面で軸方向の力へ変換される。移動サポート40をロータ18の軸方向に移動させる押圧力が、戻りバネ31の付勢力以上になると、移動サポート40はロータ18の軸方向に移動し、移動サポート40と接続されるシール基板25が、蒸気圧の押圧による軸方向に移動する。   The pressure receiving head 30 is pushed in the rotor side radial direction by the pressure of the steam St, and the rotor side radial force is converted into an axial force on the inclined contact surface between the push support 39 and the moving support 40. When the pressing force for moving the movement support 40 in the axial direction of the rotor 18 becomes equal to or greater than the urging force of the return spring 31, the movement support 40 moves in the axial direction of the rotor 18, and the seal substrate 25 connected to the movement support 40 is moved. It moves in the axial direction due to the pressure of the vapor pressure.

熱的に安定状態となった後、蒸気タービン3の負荷を増大させるべく、蒸気Stの圧力を高くする。蒸気Stの圧力が高くなり、移動サポート40が、蒸気の押し込みによる軸方向の移動方向まで移動したときに、シール基板25側のシールフィン34上にロータ18側の未接触状態の快削性スペーサ28の表面、ロータ18側のシールフィン24上にシール基板25側の未接触状態の快削性スペーサ28の表面を対向させるように構成すると、与圧室29に流入する蒸気Stの圧力が高くなると、互いに対向するシールフィン34、およびシールフィン24とそれぞれに対向する快削性スペーサ28の隙間を初期設定状態にすることができる。そして、シールフィン34と快削性スペーサ28の隙間を初期設定状態にすることができる。それぞれシールフィン24とそれぞれに対向する快削性スペーサ28とシールフィン34と快削性スペーサ28の間のクリアランスが最小となり、静翼21とロータ18の間のシール性能が向上する。   After becoming thermally stable, the pressure of the steam St is increased to increase the load of the steam turbine 3. When the pressure of the steam St increases and the movement support 40 moves to the axial movement direction due to the pushing of the steam, the non-contact free-cutting spacer on the rotor 18 side on the seal fin 34 on the seal substrate 25 side. If the surface of 28 and the surface of the non-contact free-cutting spacer 28 on the seal substrate 25 side are opposed to the seal fin 24 on the rotor 18 side, the pressure of the steam St flowing into the pressurizing chamber 29 is high. In this case, the gap between the seal fins 34 facing each other and the free-cutting spacers 28 facing the seal fins 24 can be set to the initial setting state. And the clearance gap between the seal fin 34 and the free-cutting spacer 28 can be made into an initial setting state. The clearance between the seal fins 24 and the free-cutting spacers 28 facing each other, the seal fins 34, and the free-cutting spacers 28 is minimized, and the sealing performance between the stationary blade 21 and the rotor 18 is improved.

上記快削性スペーサ28として通気性金属を用いた快削性スペーサ28とすることができる。通気性金属を用いた快削性スペーサ28を用いることにより、シールフィン34,シールフィン24の破損の防止のみならず、シールフィン34,シールフィン24と快削性スペーサ28の接触により生じる接触発熱を除去でき、接触発熱による熱変形を防止できる。本実施形態では蒸気通路46の位置と蒸気圧の押し込みによる軸方向移動位置の相対関係に影響を受けないため、実施例1と同様にシール基板25を軸方向へ少し移動することにより隙間を最小にする構成とできるため、コンパクトで高性能な蒸気タービンを供給することができる。また高圧タービンと低圧タービンが連結した場合や中央に蒸気取り入れ配管が設置される低圧タービンにおいても同様な効果が得られる。   As the free-cutting spacer 28, a free-cutting spacer 28 using a breathable metal can be used. By using the free-cutting spacer 28 made of a breathable metal, not only is the damage of the seal fins 34 and the seal fins 24 prevented, but also the contact heat generated by the contact between the seal fins 34 and the seal fins 24 and the free-cutting spacers 28. And can prevent thermal deformation due to contact heat generation. In this embodiment, since it is not affected by the relative relationship between the position of the steam passage 46 and the axial movement position due to the pushing of the steam pressure, the gap is minimized by slightly moving the seal substrate 25 in the axial direction as in the first embodiment. Therefore, a compact and high-performance steam turbine can be supplied. The same effect can be obtained when a high-pressure turbine and a low-pressure turbine are connected or in a low-pressure turbine in which a steam intake pipe is installed in the center.

また、本実施形態は、ノズルダイヤフラム外輪20(図2参照)と動翼17(図2参照)の間に備わるラビリンスシール装置にも適用できる。   The present embodiment can also be applied to a labyrinth seal device provided between the nozzle diaphragm outer ring 20 (see FIG. 2) and the moving blade 17 (see FIG. 2).

次の本発明の第4の実施形態について説明する。   Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.

図10に示すように、シール基板25は、例えば、ハイロー型であって、シール基板25には、動翼17の回転方向、すなわち周方向に沿った形状の複数のハイ部26及びロー部27が、ロータ18の軸方向に交互に並んで形成される。   As shown in FIG. 10, the seal substrate 25 is, for example, a high-low type, and the seal substrate 25 includes a plurality of high portions 26 and low portions 27 having a shape along the rotational direction of the rotor blade 17, that is, the circumferential direction. Are formed alternately in the axial direction of the rotor 18.

そして、ハイ部26及びロー部27のそれぞれには、周方向に沿った形状に快削性スペーサ28が取り付けられる。   A free-cutting spacer 28 is attached to each of the high portion 26 and the low portion 27 in a shape along the circumferential direction.

固定部であるケーシング19(図2参照)に備わる快削性スペーサ28は、回転部である動翼17に対してロータ軸方向に移動可能に構成する。   The free-cutting spacer 28 provided in the casing 19 (see FIG. 2) that is a fixed part is configured to be movable in the rotor axial direction with respect to the rotor blade 17 that is a rotating part.

また、動翼17のカバー47には、シール基板25のハイ部26及びロー部27と対向する位置に、複数のシールフィン41が、周方向に沿って立設して備わっている。   The cover 47 of the rotor blade 17 is provided with a plurality of seal fins 41 standing in the circumferential direction at positions facing the high portion 26 and the low portion 27 of the seal substrate 25.

ノズルダイヤフラム外輪20には、与圧室29が形成され、与圧室29の内部には、動翼17に対してロータ側径方向に往復動する受圧ヘッド30が備わっている。受圧ヘッド30は、押し込みサポート39に接続され、押し込みサポート39は傾斜接触面39aを介して、ロータ18の軸方向に移動可能な移動サポート40と接触している。移動サポート40は、与圧室29の最内周側に設けられており、移動サポート40のロータ側径方向外周側の端部は、押し込みサポート39の押込側傾斜接触面39aに沿うようにロータ軸方向に傾斜する傾斜接触面40aが形成されている。   A pressure chamber 29 is formed in the nozzle diaphragm outer ring 20, and a pressure receiving head 30 that reciprocates in the rotor side radial direction with respect to the rotor blade 17 is provided inside the pressure chamber 29. The pressure receiving head 30 is connected to a pushing support 39, and the pushing support 39 is in contact with a moving support 40 that is movable in the axial direction of the rotor 18 through an inclined contact surface 39a. The moving support 40 is provided on the innermost peripheral side of the pressurizing chamber 29, and the end of the moving support 40 on the outer peripheral side in the radial direction of the rotor extends along the pressing side inclined contact surface 39 a of the pressing support 39. An inclined contact surface 40a that is inclined in the axial direction is formed.

受圧ヘッド30で受けたロータ側径方向の力は、押し込みサポート39と移動サポート40間の傾斜接触面で軸方向の力へ変換され、移動サポート40は軸方向へ押し込まれる。移動サポート40は、戻りバネ31(付勢手段)で弾性支持され、戻りバネ31によって、移動サポート40を蒸気圧の押し込みによる軸方向の移動方向と逆方向に付勢されている。   The force in the rotor side radial direction received by the pressure receiving head 30 is converted into an axial force on the inclined contact surface between the push-in support 39 and the moving support 40, and the moving support 40 is pushed in the axial direction. The movement support 40 is elastically supported by a return spring 31 (biasing means), and the movement support 40 is urged by the return spring 31 in a direction opposite to the axial movement direction due to the pushing of the vapor pressure.

与圧室29は、蒸気通路46によってノズルダイヤフラム外輪20の外側と連通し、ノズルダイヤフラム外輪20の外側を流通する蒸気Stが与圧室29に流入するように構成される。そして、蒸気Stの圧力が受圧ヘッド30に作用したとき、受圧ヘッド30が蒸気圧力により押し込まれ、受圧ヘッド30で受けたロータ側径方向の力は、押し込みサポート39と移動サポート40間の傾斜接触面で軸方向の力へ変換され、移動サポート40を軸方向へ押し込み、ロータ軸方向に移動するように構成される。   The pressurizing chamber 29 is configured to communicate with the outside of the nozzle diaphragm outer ring 20 through the steam passage 46 so that the steam St flowing outside the nozzle diaphragm outer ring 20 flows into the pressurizing chamber 29. When the pressure of the steam St acts on the pressure receiving head 30, the pressure receiving head 30 is pushed by the steam pressure, and the rotor side radial force received by the pressure receiving head 30 is inclined contact between the pushing support 39 and the moving support 40. The surface is converted into an axial force, and the moving support 40 is pushed in the axial direction to move in the rotor axial direction.

移動サポート40には先端部にシール基板25が取り付けられる。さらに移動サポート40にはガイド32が備わっている。ガイド32は、ノズルダイヤフラム外輪20の内部に突出するガイド受け33と接触し、移動サポート40とシール基板25で受ける蒸気圧のモーメントにより、移動サポート40とシール基板25が回転し不安定な姿勢となることを防ぎ、ロータ軸方向にスムーズに往復動することを可能とする。   A seal substrate 25 is attached to the distal end of the movement support 40. Further, the movement support 40 is provided with a guide 32. The guide 32 comes into contact with a guide receiver 33 projecting into the nozzle diaphragm outer ring 20, and the movement support 40 and the seal substrate 25 rotate due to the moment of vapor pressure received by the movement support 40 and the seal substrate 25. This makes it possible to smoothly reciprocate in the rotor axial direction.

ガイド32は、例えば移動サポート40と一体に形成すればよい。また移動サポート40へシール基板25を取り付ける方法は限定するものではなく、例えば、図示しないスクリューでシール基板25を移動サポート40に固定すればよい。   What is necessary is just to form the guide 32 integrally with the movement support 40, for example. The method for attaching the seal substrate 25 to the movement support 40 is not limited. For example, the seal substrate 25 may be fixed to the movement support 40 with a screw (not shown).

そして、受圧ヘッド30,押し込みサポート39,移動サポート40,ガイド32、及びシール基板25を含んで駆動装置の可動部が構成される。   The movable portion of the driving device is configured to include the pressure receiving head 30, the pushing support 39, the moving support 40, the guide 32, and the seal substrate 25.

また、シール基板25,受圧ヘッド30,押し込みサポート39,移動サポート40,ガイド32,戻りバネ31,与圧室29、及び蒸気通路46を含んでラビリンスシール装置23が構成される。   The labyrinth seal device 23 includes the seal substrate 25, the pressure receiving head 30, the pushing support 39, the moving support 40, the guide 32, the return spring 31, the pressurizing chamber 29, and the steam passage 46.

そして、蒸気タービン3には、ラビリンスシール装置23と、動翼17側のシールフィン41を含んだシール構造が組み込まれることになる。   The steam turbine 3 incorporates a seal structure including the labyrinth seal device 23 and the seal fins 41 on the moving blade 17 side.

ラビリンスシール装置23の移動サポート40が、戻りバネ31の付勢力で蒸気圧の押し込み方向と逆方向の位置で支持されているとき、シール基板25は動翼17から蒸気圧の押し込み方向と逆方向の位置に移動した状態にある。   When the movement support 40 of the labyrinth seal device 23 is supported by the urging force of the return spring 31 at a position opposite to the direction in which the vapor pressure is pushed, the seal substrate 25 moves in the direction opposite to the direction in which the vapor pressure is pushed from the moving blade 17. It is in the state moved to position.

ボイラ2(図1参照)で発生した蒸気Stが蒸気タービン3(図1参照)に流入すると、蒸気Stがノズルダイヤフラム外輪20の外部を通るときに、蒸気Stの一部が蒸気通路46を流通して与圧室29に流入する。   When the steam St generated in the boiler 2 (see FIG. 1) flows into the steam turbine 3 (see FIG. 1), a part of the steam St flows through the steam passage 46 when the steam St passes outside the outer ring 20 of the nozzle diaphragm. Then, it flows into the pressurizing chamber 29.

与圧室29に流入する蒸気Stの圧力が受圧ヘッド30をロータ側径方向に押し込み、ロータ側径方向の力は、押し込みサポート39と移動サポート40間の傾斜接触面で軸方向の力へ変換される。移動サポート40を軸方向へ移動させる力(押圧力)が、戻りバネ31の付勢力より小さければ、戻りバネ31は、移動サポート40を蒸気圧の押し込みによる軸方向の移動方向の逆側の位置で支持している。   The pressure of the steam St flowing into the pressurizing chamber 29 pushes the pressure receiving head 30 in the rotor side radial direction, and the rotor side radial force is converted into an axial force on the inclined contact surface between the push support 39 and the moving support 40. Is done. If the force (pressing force) for moving the moving support 40 in the axial direction is smaller than the urging force of the return spring 31, the return spring 31 is positioned on the opposite side of the moving direction in the axial direction by pushing the moving support 40 with the vapor pressure. I support it.

そして、移動サポート40が、戻りバネ31の付勢力で蒸気圧の押し込みによる軸方向の移動方向と逆方向の位置で支持されているとき、シール基板25は蒸気圧の押し込み方向と逆方向の位置に移動した状態にあり、互いに対向するシール基板25側の快削性スペーサ28は動翼17のカバー47側のシールフィン41に対し蒸気圧の押し込み方向と逆方向へ移動している。   When the movement support 40 is supported by a biasing force of the return spring 31 at a position opposite to the axial movement direction due to the pushing of the vapor pressure, the seal substrate 25 is located at a position opposite to the pushing direction of the vapor pressure. The free-cutting spacers 28 on the seal substrate 25 side facing each other are moving in the direction opposite to the direction in which the steam pressure is pushed with respect to the seal fin 41 on the cover 47 side of the rotor blade 17.

この位置においては熱変形によりシール基板25上の快削性スペーサ28と対向する動翼17のカバー47側のシールフィン41が接触し得る。   In this position, the seal fin 41 on the cover 47 side of the moving blade 17 facing the free-cutting spacer 28 on the seal substrate 25 can be brought into contact with the seal plate 25 due to thermal deformation.

このとき快削性スペーサ28には接触による凹みを生じるが、快削性スペーサ28と接触するためシールフィン41に損傷は生じない。   At this time, although the free-cutting spacer 28 is dented due to contact, the seal fin 41 is not damaged because of contact with the free-cutting spacer 28.

蒸気タービン3(図1参照)に流入する蒸気Stの圧力が高くなると、与圧室29に流入する蒸気Stの圧力も高くなる。そして、蒸気Stの圧力が受圧ヘッド30を、ロータ側径方向に押し込み、ロータ側径方向の力は、押し込みサポート39と移動サポート40間の傾斜接触面で軸方向の力へ変換される。移動サポート40を軸方向へ移動させる力(押圧力)が、戻りバネ31の付勢力以上になると、移動サポート40は軸方向に移動し、移動サポート40と接続されるシール基板25が軸方向に移動する。   When the pressure of the steam St flowing into the steam turbine 3 (see FIG. 1) increases, the pressure of the steam St flowing into the pressurizing chamber 29 also increases. Then, the pressure of the steam St pushes the pressure receiving head 30 in the rotor side radial direction, and the rotor side radial force is converted into an axial force on the inclined contact surface between the push support 39 and the moving support 40. When the force (pressing force) for moving the movement support 40 in the axial direction becomes equal to or greater than the biasing force of the return spring 31, the movement support 40 moves in the axial direction, and the seal substrate 25 connected to the movement support 40 moves in the axial direction. Moving.

蒸気Stの圧力が高くなり、移動サポート40が、蒸気圧の押圧方向の停止位置まで移動したときに、動翼17のカバー47側のシールフィン41上に、シール基板25側の未接触状態の快削性スペーサ28の表面と対向させるように構成すると、与圧室29に流入する蒸気Stの圧力が高くなると、対向するシールフィン41と対向する快削性スペーサ28の隙間を初期設定状態にすることができる。   When the pressure of the steam St increases and the moving support 40 moves to the stop position in the direction of pressing the steam pressure, the non-contact state on the seal substrate 25 side is placed on the seal fin 41 on the cover 47 side of the moving blade 17. When configured to face the surface of the free-cutting spacer 28, when the pressure of the steam St flowing into the pressurizing chamber 29 is increased, the gap between the free-cutting spacer 28 facing the opposing seal fin 41 is set to the initial setting state. can do.

動翼17のカバー47とシール基板25の間のクリアランスが最小となり、ノズルダイヤフラム外輪20と動翼17の間のシール性能が向上する。   The clearance between the cover 47 of the moving blade 17 and the seal substrate 25 is minimized, and the sealing performance between the nozzle diaphragm outer ring 20 and the moving blade 17 is improved.

これにより蒸気タービンのタービン効率が向上する。   This improves the turbine efficiency of the steam turbine.

また、蒸気通路46の位置と蒸気圧の押し込みによる軸方向移動位置の相対関係に影響を受けず、設計の自由度を上げることができる。   Further, the degree of freedom in design can be increased without being affected by the relative relationship between the position of the steam passage 46 and the axial movement position due to the pushing of the steam pressure.

また、蒸気タービン3(図1参照)内を流通する蒸気Stは、上流から下流に向って膨張して減圧することから、図3に示すラビリンスシール装置23と同様に、蒸気Stの流れの下流ほど、戻りバネ31の付勢力を弱くする構成としてもよい。   Further, since the steam St flowing in the steam turbine 3 (see FIG. 1) expands and depressurizes from the upstream to the downstream, the downstream of the flow of the steam St as in the labyrinth seal device 23 shown in FIG. As shown, the urging force of the return spring 31 may be weakened.

なお、図9に示すラビリンスシール装置23は、シール基板25に快削性スペーサ28が取り付けられ、カバー47にシールフィン41が備わる構成となっているが、シール基板25にシールフィンが備わり、カバー47に快削性スペーサが取り付けられる構成であってもよい。   The labyrinth seal device 23 shown in FIG. 9 has a structure in which the free-cutting spacer 28 is attached to the seal substrate 25 and the cover 47 is provided with the seal fin 41, but the seal substrate 25 is provided with the seal fin, 47 may be a structure in which a free-cutting spacer is attached.

または、シール基板25とカバー47の両方にシールフィンが備わる構成であってもよい。この場合、カバー47の、シール基板25側のシールフィンと対向する位置、及びシール基板25の、カバー47側のシールフィンと対向する位置に快削性スペーサを取り付ける構成とすればよい。   Alternatively, both the sealing substrate 25 and the cover 47 may be provided with sealing fins. In this case, a free-cutting spacer may be attached to a position of the cover 47 facing the seal fin on the seal substrate 25 side and a position of the seal substrate 25 facing the seal fin on the cover 47 side.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前記の実施形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜設計変更が可能である。   Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and appropriate design changes can be made without departing from the spirit of the invention.

次に本発明の第5の実施形態について説明する。   Next, a fifth embodiment of the present invention will be described.

図9に示すラビリンスシール装置23において、受圧ヘッド30は、蒸気タービン3を流通する蒸気Stの圧力によって駆動する構成であるが、例えば、図11に示すように、高圧蒸気供給源45から与圧室29に流入する受圧ヘッド30を駆動するための高圧の蒸気(駆動用蒸気)の圧力で受圧ヘッド30をロータ側径方向に移動させ、ロータ側径方向の力は、押し込みサポート39と移動サポート40間の傾斜接触面で軸方向の力へ変換させ、移動サポート40をロータ18の軸方向に移動させる構成であってもよい。   In the labyrinth seal device 23 shown in FIG. 9, the pressure receiving head 30 is configured to be driven by the pressure of the steam St flowing through the steam turbine 3. For example, as shown in FIG. 11, the pressure receiving head 30 is pressurized from the high-pressure steam supply source 45. The pressure receiving head 30 is moved in the rotor side radial direction by the pressure of the high-pressure steam (driving steam) for driving the pressure receiving head 30 flowing into the chamber 29, and the rotor side radial force is applied to the pushing support 39 and the moving support. A configuration may be adopted in which the moving support 40 is moved in the axial direction of the rotor 18 by converting the force into an axial force between the inclined contact surfaces 40.

図10に示すラビリンスシール装置23は、与圧室29,受圧ヘッド30,押し込みサポート39,移動サポート40、例えば戻りバネ31,シール基板25,弁制御装置42,運転状態検出装置44,高圧蒸気供給源45、及び電磁弁43を含んで構成される。   The labyrinth seal device 23 shown in FIG. 10 includes a pressurizing chamber 29, a pressure receiving head 30, a push-in support 39, a moving support 40, such as a return spring 31, a seal substrate 25, a valve control device 42, an operating state detection device 44, and a high-pressure steam supply. A source 45 and a solenoid valve 43 are included.

シール基板25は、図9に示すラビリンスシール装置23のシール基板25と同じ構成とする。   The seal substrate 25 has the same configuration as the seal substrate 25 of the labyrinth seal device 23 shown in FIG.

そして、蒸気タービン3には、ラビリンスシール装置23と、ロータ18側のシールフィン24及び快削性スペーサ28を含んだシール構造が組み込まれることになる。   The steam turbine 3 incorporates a labyrinth seal device 23, a seal structure including the seal fin 24 and the free-cutting spacer 28 on the rotor 18 side.

与圧室29には、高圧蒸気供給源45が電磁弁43を介して接続される。さらに、電磁弁43の開閉を制御する弁制御装置42が備わっている。   A high pressure steam supply source 45 is connected to the pressurizing chamber 29 via an electromagnetic valve 43. Further, a valve control device 42 that controls opening and closing of the electromagnetic valve 43 is provided.

また、弁制御装置42は、蒸気タービン3の運転状態に基づいて電磁弁43の開閉を制御する構成が好適であり、蒸気タービン3の運転状態を検出する運転状態検出装置44が備わっている。   The valve control device 42 is preferably configured to control opening and closing of the electromagnetic valve 43 based on the operation state of the steam turbine 3, and includes an operation state detection device 44 that detects the operation state of the steam turbine 3.

この構成によると、弁制御装置42は、受圧ヘッド30,押し込みサポート39,移動サポート40、及びシール基板25を含んでなる可動部を、蒸気タービン3の運転状態に基づいて、ロータ18の軸方向に移動させることができる。例えばケーシング熱変形,ダイアフラム熱変形などにより不安定となる運転状態の判別のため蒸気圧力のみならず、蒸気温度,ロータ18の振動などを利用することができる。さらにはケーシング熱変形,ダイアフラム熱変形のみならず、ロータ軸方向熱伸び量からケーシング軸方向熱伸び量を引いた熱伸び差量もまた不安定となる運転状態の判別のため利用することができるようになる。   According to this configuration, the valve control device 42 converts the movable part including the pressure receiving head 30, the push-in support 39, the movement support 40, and the seal substrate 25 into the axial direction of the rotor 18 based on the operation state of the steam turbine 3. Can be moved to. For example, not only the steam pressure but also the steam temperature, the vibration of the rotor 18 and the like can be used to discriminate an operating state that becomes unstable due to casing thermal deformation, diaphragm thermal deformation, or the like. Furthermore, not only the casing thermal deformation and diaphragm thermal deformation, but also the thermal expansion difference amount obtained by subtracting the casing axial thermal elongation amount from the rotor axial thermal elongation amount can also be used for discriminating the operating state in which it becomes unstable. It becomes like this.

そして、駆動装置は与圧室29,弁制御装置42,高圧蒸気供給源45、及び電磁弁43を含んで構成される。   The driving device includes a pressurizing chamber 29, a valve control device 42, a high-pressure steam supply source 45, and an electromagnetic valve 43.

蒸気タービン3の運転状態は、例えば、蒸気タービン3のロータ18の振動や、蒸気タービン3の蒸気温度,蒸気圧力,ロータ軸方向熱伸び量からケーシング軸方向熱伸び量を引いた熱伸び差量によって検出する構成が好適である。以下、検出対象毎に説明する。   The operating state of the steam turbine 3 is, for example, vibration of the rotor 18 of the steam turbine 3, steam temperature, steam pressure of the steam turbine 3, and a thermal expansion difference obtained by subtracting the casing axial thermal elongation from the rotor axial thermal elongation. The configuration of detecting by is preferable. Hereinafter, each detection target will be described.

(第1形態)
蒸気タービン3の運転状態は、例えば、蒸気タービン3のロータ18の振動によって検出することが好適であり、運転状態検出装置44は、蒸気タービン3のロータ18の振動(振動振幅,振動位相もしくはその両方)を検出するロータ振動検出装置になる。
(First form)
The operation state of the steam turbine 3 is preferably detected by, for example, vibration of the rotor 18 of the steam turbine 3, and the operation state detection device 44 is configured to detect vibration (vibration amplitude, vibration phase or its phase) The rotor vibration detection device detects both.

ロータ振動検出装置である運転状態検出装置44は、蒸気タービン3のロータ振動(振動振幅,振動位相もしくはその両方)を検出して検出信号に変換し、弁制御装置42に入力する。   The operating state detection device 44 that is a rotor vibration detection device detects rotor vibration (vibration amplitude, vibration phase or both) of the steam turbine 3, converts it into a detection signal, and inputs it to the valve control device 42.

弁制御装置42は、運転状態検出装置44(ロータ振動検出装置)から入力される検出信号に基づいてロータ振動を算出する。   The valve control device 42 calculates rotor vibration based on a detection signal input from the operating state detection device 44 (rotor vibration detection device).

そして、弁制御装置42は、算出したロータ振動が、予め設定されるロータ振動より大きい場合は電磁弁43を閉弁する制御信号を電磁弁43に送信する。   When the calculated rotor vibration is larger than the preset rotor vibration, the valve control device 42 transmits a control signal for closing the electromagnetic valve 43 to the electromagnetic valve 43.

このときの所定ロータ振動は、蒸気タービン3の性能等に基づいて、適宜設定すればよい。   The predetermined rotor vibration at this time may be appropriately set based on the performance of the steam turbine 3 or the like.

電磁弁43は、弁制御装置42から送信される制御信号に基づいて閉弁し、高圧蒸気供給源45からの与圧室29への駆動用蒸気の流入を遮断する。   The electromagnetic valve 43 is closed based on a control signal transmitted from the valve control device 42 and blocks the inflow of driving steam from the high-pressure steam supply source 45 into the pressurizing chamber 29.

与圧室29に駆動用蒸気が流入しないとき、戻りバネ31の付勢力によって移動サポート40は蒸気圧の押し込み方向と逆方向に移動する。   When the driving steam does not flow into the pressurizing chamber 29, the moving support 40 moves in the direction opposite to the pushing direction of the steam pressure by the biasing force of the return spring 31.

移動サポート40が蒸気圧の押し込み方向と逆方向に移動すると、シール基板25が蒸気圧の押し込み方向と逆方向に移動する。この位置においては熱変形によりシール基板25上のシールフィン34、およびロータ18上のシールフィン24と対向する快削性スペーサ28が接触し得る。   When the moving support 40 moves in the direction opposite to the direction in which the vapor pressure is pushed, the seal substrate 25 moves in the direction opposite to the direction in which the vapor pressure is pushed. At this position, the heat-deformable spacer 28 facing the seal fins 34 on the seal substrate 25 and the seal fins 24 on the rotor 18 can come into contact with each other due to thermal deformation.

このとき快削性スペーサ28には接触による凹みを生じるが、快削性スペーサ28と接触するためシールフィン34、およびシールフィン24に損傷は生じない。   At this time, although the free-cutting spacer 28 is dented by contact, the seal-fin 34 and the seal fin 24 are not damaged because of contact with the free-cutting spacer 28.

また、弁制御装置42は、算出したロータ振動が、予め設定される所定ロータ振動以下の場合は電磁弁43を開弁する制御信号を電磁弁43に送信する。   Further, the valve control device 42 transmits a control signal for opening the electromagnetic valve 43 to the electromagnetic valve 43 when the calculated rotor vibration is equal to or less than a predetermined rotor vibration set in advance.

電磁弁43は、弁制御装置42から送信される制御信号に基づいて開弁し、高圧蒸気供給源45から与圧室29に、駆動用蒸気が流入する。   The electromagnetic valve 43 is opened based on a control signal transmitted from the valve control device 42, and driving steam flows from the high-pressure steam supply source 45 into the pressurizing chamber 29.

受圧ヘッド30は、高圧蒸気供給源45から与圧室29に流入する駆動用蒸気の圧力によってロータ側径方向に移動する。   The pressure receiving head 30 moves in the rotor radial direction by the pressure of the driving steam flowing into the pressurizing chamber 29 from the high pressure steam supply source 45.

受圧ヘッド30がロータ側径方向に移動すると、押し込みサポート39と移動サポート40間の傾斜接触面において移動動作が移動サポート40の軸方向移動へ変換され、移動サポート40は蒸気Stの圧力でロータ18の軸方向に移動し、移動サポート40と接続されるシール基板25が蒸気圧の押圧軸方向に移動する。シール基板25が、蒸気圧の押圧方向の停止位置まで移動したときに、シール基板25側のシールフィン34上にロータ18側の未接触状態の快削性スペーサ28の表面、ロータ18側のシールフィン24上にシール基板25側の未接触状態の快削性スペーサ28の表面を対向させるように構成すると、与圧室29に流入する蒸気Stの圧力が高くなると、互いに対向するシールフィン34、およびシールフィン24とそれぞれに対向する快削性スペーサ28の隙間を初期設定状態にすることができる。そして、互いに対向するシールフィン34、シールフィン34と快削性スペーサ28の間のクリアランスが最小となり、静翼21とロータ18の間のシール性能が向上する。   When the pressure receiving head 30 moves in the rotor radial direction, the moving operation is converted into the axial movement of the moving support 40 on the inclined contact surface between the pushing support 39 and the moving support 40. The moving support 40 is moved to the rotor 18 by the pressure of the steam St. The seal substrate 25 connected to the movement support 40 moves in the direction of the pressure axis of the vapor pressure. When the seal substrate 25 moves to a stop position in the direction of pressing the vapor pressure, the surface of the non-contact free-cutting spacer 28 on the rotor 18 side on the seal fin 34 on the seal substrate 25 side, the seal on the rotor 18 side. When the surface of the non-contact free-cutting spacer 28 on the seal substrate 25 side is opposed to the fin 24, when the pressure of the steam St flowing into the pressurizing chamber 29 is increased, the seal fins 34 facing each other. And the clearance gap between the free-cutting spacers 28 facing the seal fins 24 can be set to the initial setting state. Further, the seal fins 34 facing each other, the clearance between the seal fins 34 and the free-cutting spacer 28 are minimized, and the sealing performance between the stationary blade 21 and the rotor 18 is improved.

(第2形態)
また、蒸気タービン3の運転状態は、例えば、蒸気タービン3の蒸気温度によって検出することが好適であり、運転状態検出装置44は、蒸気タービン3の蒸気温度を検出する蒸気温度検出装置になる。
(Second form)
Further, it is preferable to detect the operation state of the steam turbine 3 based on, for example, the steam temperature of the steam turbine 3, and the operation state detection device 44 is a steam temperature detection device that detects the steam temperature of the steam turbine 3.

蒸気温度検出装置である運転状態検出装置44は、蒸気タービン3の蒸気温度を検出して検出信号に変換し、弁制御装置42に入力する。   The operation state detection device 44 which is a steam temperature detection device detects the steam temperature of the steam turbine 3, converts it into a detection signal, and inputs it to the valve control device 42.

弁制御装置42は、運転状態検出装置44(蒸気温度検出装置)から入力される検出信号に基づいて蒸気温度を算出する。   The valve control device 42 calculates the steam temperature based on the detection signal input from the operating state detection device 44 (steam temperature detection device).

そして、弁制御装置42は、算出した蒸気温度が、予め設定される所定蒸気温度より小さい場合は電磁弁43を閉弁する制御信号を電磁弁43に送信する。   Then, the valve control device 42 transmits a control signal for closing the solenoid valve 43 to the solenoid valve 43 when the calculated steam temperature is lower than a predetermined steam temperature set in advance.

このときの所定蒸気温度は、蒸気タービン3の性能等に基づいて適宜設定すればよい。   The predetermined steam temperature at this time may be appropriately set based on the performance of the steam turbine 3 or the like.

電磁弁43は、弁制御装置42から送信される制御信号に基づいて閉弁し、高圧蒸気供給源45からの与圧室29への駆動用蒸気の流入を遮断する。   The electromagnetic valve 43 is closed based on a control signal transmitted from the valve control device 42 and blocks the inflow of driving steam from the high-pressure steam supply source 45 into the pressurizing chamber 29.

与圧室29に駆動用蒸気が流入しないとき、移動サポート40は、戻りバネ31の付勢力によって蒸気圧の押し込み方向と逆方向に移動する。   When the driving steam does not flow into the pressurizing chamber 29, the moving support 40 moves in a direction opposite to the pushing direction of the steam pressure by the urging force of the return spring 31.

移動サポート40が蒸気圧の押し込み方向と逆方向に移動すると、シール基板25が蒸気圧の押し込み方向と逆方向に移動する。この位置においては熱変形によりシール基板25上のシールフィン34、およびロータ18上のシールフィン24と対向する快削性スペーサ28が接触し得る。   When the moving support 40 moves in the direction opposite to the direction in which the vapor pressure is pushed, the seal substrate 25 moves in the direction opposite to the direction in which the vapor pressure is pushed. At this position, the heat-deformable spacer 28 facing the seal fins 34 on the seal substrate 25 and the seal fins 24 on the rotor 18 can come into contact with each other due to thermal deformation.

このとき快削性スペーサ28には接触による凹みを生じるが、快削性スペーサ28と接触するためシールフィン34、およびシールフィン24に損傷は生じない。   At this time, although the free-cutting spacer 28 is dented by contact, the seal-fin 34 and the seal fin 24 are not damaged because of contact with the free-cutting spacer 28.

また、弁制御装置42は、算出した蒸気温度が、予め設定される所定蒸気温度以上の場合は電磁弁43を開弁する制御信号を電磁弁43に送信する。   Further, the valve control device 42 transmits a control signal for opening the electromagnetic valve 43 to the electromagnetic valve 43 when the calculated vapor temperature is equal to or higher than a predetermined vapor temperature set in advance.

電磁弁43は、弁制御装置42から送信される制御信号に基づいて開弁し、高圧蒸気供給源45から与圧室29に、駆動用蒸気が流入する。   The electromagnetic valve 43 is opened based on a control signal transmitted from the valve control device 42, and driving steam flows from the high-pressure steam supply source 45 into the pressurizing chamber 29.

受圧ヘッド30は、高圧蒸気供給源45から与圧室29に流入する駆動用蒸気の圧力によってロータ側径方向に移動する。   The pressure receiving head 30 moves in the rotor radial direction by the pressure of the driving steam flowing into the pressurizing chamber 29 from the high pressure steam supply source 45.

受圧ヘッド30がロータ側径方向に移動すると、押し込みサポート39と移動サポート40間の傾斜接触面において移動動作が移動サポート40の軸方向移動へ変換され、移動サポート40は蒸気Stの圧力でロータ18の軸方向に移動し、移動サポート40と接続されるシール基板25が蒸気圧の押圧軸方向に移動する。シール基板25が、蒸気圧の押圧方向の停止位置まで移動したときに、シール基板25側のシールフィン34上にロータ18側の未接触状態の快削性スペーサ28の表面、ロータ18側のシールフィン24上にシール基板25側の未接触状態の快削性スペーサ28の表面を対向させるように構成すると、与圧室29に流入する蒸気Stの圧力が高くなると、互いに対向するシールフィン34、およびシールフィン24とそれぞれに対向する快削性スペーサ28の隙間を初期設定状態にすることができる。そして、互いに対向するシールフィン34、シールフィン34と快削性スペーサ28の間のクリアランスが最小となり、静翼21とロータ18の間のシール性能が向上する。   When the pressure receiving head 30 moves in the rotor radial direction, the moving operation is converted into the axial movement of the moving support 40 on the inclined contact surface between the pushing support 39 and the moving support 40. The moving support 40 is moved to the rotor 18 by the pressure of the steam St. The seal substrate 25 connected to the movement support 40 moves in the direction of the pressure axis of the vapor pressure. When the seal substrate 25 moves to a stop position in the direction of pressing the vapor pressure, the surface of the non-contact free-cutting spacer 28 on the rotor 18 side on the seal fin 34 on the seal substrate 25 side, the seal on the rotor 18 side. When the surface of the non-contact free-cutting spacer 28 on the seal substrate 25 side is opposed to the fin 24, when the pressure of the steam St flowing into the pressurizing chamber 29 is increased, the seal fins 34 facing each other. And the clearance gap between the free-cutting spacers 28 facing the seal fins 24 can be set to the initial setting state. Further, the seal fins 34 facing each other, the clearance between the seal fins 34 and the free-cutting spacer 28 are minimized, and the sealing performance between the stationary blade 21 and the rotor 18 is improved.

(第3形態)
また、蒸気タービン3の運転状態を、例えば、蒸気Stの圧力によって検出する構成であってもよい。この場合、運転状態検出装置44は、蒸気Stの圧力を検出する圧力検出装置になる。
(Third form)
Moreover, the structure which detects the driving | running state of the steam turbine 3 by the pressure of the steam St may be sufficient, for example. In this case, the operation state detection device 44 is a pressure detection device that detects the pressure of the steam St.

圧力検出装置である運転状態検出装置44は、蒸気タービン3を流通する蒸気Stの圧力を検出して検出信号を弁制御装置42に入力し、弁制御装置42は蒸気Stの圧力を算出する。   The operation state detection device 44 which is a pressure detection device detects the pressure of the steam St flowing through the steam turbine 3 and inputs a detection signal to the valve control device 42, and the valve control device 42 calculates the pressure of the steam St.

そして、弁制御装置42は、蒸気Stの圧力が予め設定される所定圧力値より低い場合は電磁弁43を閉弁する制御信号を電磁弁43に送信する。   The valve control device 42 transmits a control signal for closing the electromagnetic valve 43 to the electromagnetic valve 43 when the pressure of the steam St is lower than a predetermined pressure value set in advance.

電磁弁43は、弁制御装置42から送信される制御信号に基づいて閉弁し、高圧蒸気供給源45からの与圧室29への駆動用蒸気の流入を遮断する。   The electromagnetic valve 43 is closed based on a control signal transmitted from the valve control device 42 and blocks the inflow of driving steam from the high-pressure steam supply source 45 into the pressurizing chamber 29.

このときの所定圧力値は、蒸気タービン3の性能等に基づいて適宜設定すればよい。   The predetermined pressure value at this time may be appropriately set based on the performance of the steam turbine 3 or the like.

与圧室29に駆動用蒸気が流入しないとき、戻りバネ31の付勢力によって移動サポート40は蒸気圧の押し込み方向と逆方向に移動する。   When the driving steam does not flow into the pressurizing chamber 29, the moving support 40 moves in the direction opposite to the pushing direction of the steam pressure by the biasing force of the return spring 31.

移動サポート40が蒸気圧の押し込み方向と逆方向に移動すると、シール基板25が蒸気圧の押し込み方向と逆方向に移動する。この位置においては熱変形によりシール基板25上のシールフィン34、およびロータ18上のシールフィン24と対向する快削性スペーサ28が接触し得る。   When the moving support 40 moves in the direction opposite to the direction in which the vapor pressure is pushed, the seal substrate 25 moves in the direction opposite to the direction in which the vapor pressure is pushed. At this position, the heat-deformable spacer 28 facing the seal fins 34 on the seal substrate 25 and the seal fins 24 on the rotor 18 can come into contact with each other due to thermal deformation.

このとき快削性スペーサ28には接触による凹みを生じるが、快削性スペーサ28と接触するためシールフィン34、およびシールフィン24に損傷は生じない。   At this time, although the free-cutting spacer 28 is dented by contact, the seal-fin 34 and the seal fin 24 are not damaged because of contact with the free-cutting spacer 28.

また、弁制御装置42は、算出した蒸気圧力が、予め設定される所定蒸気圧力以上の場合は電磁弁43を開弁する制御信号を電磁弁43に送信する。   Further, the valve control device 42 transmits a control signal for opening the electromagnetic valve 43 to the electromagnetic valve 43 when the calculated vapor pressure is equal to or higher than a predetermined vapor pressure set in advance.

電磁弁43は、弁制御装置42から送信される制御信号に基づいて開弁し、高圧蒸気供給源45から与圧室29に、駆動用蒸気が流入する。   The electromagnetic valve 43 is opened based on a control signal transmitted from the valve control device 42, and driving steam flows from the high-pressure steam supply source 45 into the pressurizing chamber 29.

受圧ヘッド30は、高圧蒸気供給源45から与圧室29に流入する駆動用蒸気の圧力によってロータ側径方向に移動する。   The pressure receiving head 30 moves in the rotor radial direction by the pressure of the driving steam flowing into the pressurizing chamber 29 from the high pressure steam supply source 45.

受圧ヘッド30がロータ側径方向に移動すると、押し込みサポート39と移動サポート40間の傾斜接触面において移動動作が移動サポート40の軸方向移動へ変換され、移動サポート40は蒸気Stの圧力でロータ18の軸方向に移動し、移動サポート40と接続されるシール基板25が蒸気圧の押圧軸方向に移動する。シール基板25が、蒸気圧の押圧方向の停止位置まで移動したときに、シール基板25側のシールフィン34上にロータ18側の未接触状態の快削性スペーサ28の表面、ロータ18側のシールフィン24上にシール基板25側の未接触状態の快削性スペーサ28の表面を対向させるように構成すると、与圧室29に流入する蒸気Stの圧力が高くなると、互いに対向するシールフィン34、およびシールフィン24とそれぞれに対向する快削性スペーサ28の隙間を初期設定状態にすることができる。そして、互いに対向するシールフィン34、シールフィン34と快削性スペーサ28の間のクリアランスが最小となり、静翼21とロータ18の間のシール性能が向上する。   When the pressure receiving head 30 moves in the rotor radial direction, the moving operation is converted into the axial movement of the moving support 40 on the inclined contact surface between the pushing support 39 and the moving support 40. The moving support 40 is moved to the rotor 18 by the pressure of the steam St. The seal substrate 25 connected to the movement support 40 moves in the direction of the pressure axis of the vapor pressure. When the seal substrate 25 moves to a stop position in the direction of pressing the vapor pressure, the surface of the non-contact free-cutting spacer 28 on the rotor 18 side on the seal fin 34 on the seal substrate 25 side, the seal on the rotor 18 side. When the surface of the non-contact free-cutting spacer 28 on the seal substrate 25 side is opposed to the fin 24, when the pressure of the steam St flowing into the pressurizing chamber 29 is increased, the seal fins 34 facing each other. And the clearance gap between the free-cutting spacers 28 facing the seal fins 24 can be set to the initial setting state. Further, the seal fins 34 facing each other, the clearance between the seal fins 34 and the free-cutting spacer 28 are minimized, and the sealing performance between the stationary blade 21 and the rotor 18 is improved.

(第4形態)
また、蒸気タービン3の運転状態を、例えば、ロータ軸方向熱伸び量からケーシング軸方向熱伸び量を引いた熱伸び差量によって検出する構成であってもよい。この場合、運転状態検出装置44は、蒸気タービンの熱伸び差量を検出する熱伸び差検出装置になる。
(4th form)
Moreover, the structure which detects the driving | running state of the steam turbine 3 by the amount of thermal expansion differences which subtracted the casing axial direction thermal elongation amount from the rotor axial direction thermal elongation amount, for example may be sufficient. In this case, the operation state detection device 44 is a thermal expansion difference detection device that detects the thermal expansion difference amount of the steam turbine.

熱伸び差検出装置である運転状態検出装置44は、蒸気タービン3の熱伸び差量を検出して検出信号を弁制御装置42に入力し、弁制御装置42は熱伸び差量を算出する。   The operating state detection device 44 which is a thermal expansion difference detection device detects the thermal expansion difference amount of the steam turbine 3 and inputs a detection signal to the valve control device 42, and the valve control device 42 calculates the thermal expansion difference amount.

そして、弁制御装置42は、熱伸び差量が予め設定される所定熱伸び差量より小さい場合は電磁弁43を閉弁する制御信号を電磁弁43に送信する。   And the valve control apparatus 42 transmits the control signal which closes the solenoid valve 43 to the solenoid valve 43, when a thermal elongation difference amount is smaller than the predetermined thermal elongation difference amount set beforehand.

電磁弁43は、弁制御装置42から送信される制御信号に基づいて閉弁し、高圧蒸気供給源45からの与圧室29への駆動用蒸気の流入を遮断する。   The electromagnetic valve 43 is closed based on a control signal transmitted from the valve control device 42 and blocks the inflow of driving steam from the high-pressure steam supply source 45 into the pressurizing chamber 29.

このときの所定熱伸び差量は蒸気タービン3の性能等に基づいて適宜設定すればよい。   What is necessary is just to set the predetermined amount of thermal expansion difference at this time suitably based on the performance of the steam turbine 3, etc. FIG.

電磁弁43は、弁制御装置42から送信される制御信号に基づいて閉弁し、高圧蒸気供給源45からの与圧室29への駆動用蒸気の流入を遮断する。   The electromagnetic valve 43 is closed based on a control signal transmitted from the valve control device 42 and blocks the inflow of driving steam from the high-pressure steam supply source 45 into the pressurizing chamber 29.

与圧室29に駆動用蒸気が流入しないとき、戻りバネ31の付勢力によって移動サポート40は蒸気圧の押し込み方向と逆方向に移動する。   When the driving steam does not flow into the pressurizing chamber 29, the moving support 40 moves in the direction opposite to the pushing direction of the steam pressure by the biasing force of the return spring 31.

移動サポート40が蒸気圧の押し込み方向と逆方向に移動すると、シール基板25が蒸気圧の押し込み方向と逆方向に移動する。この位置においては熱変形によりシール基板25上のシールフィン34、およびロータ18上のシールフィン24と対向する快削性スペーサ28が接触し得る。   When the moving support 40 moves in the direction opposite to the direction in which the vapor pressure is pushed, the seal substrate 25 moves in the direction opposite to the direction in which the vapor pressure is pushed. At this position, the heat-deformable spacer 28 facing the seal fins 34 on the seal substrate 25 and the seal fins 24 on the rotor 18 can come into contact with each other due to thermal deformation.

このとき快削性スペーサ28には接触による凹みを生じるが、快削性スペーサ28と接触するためシールフィン34、およびシールフィン24に損傷は生じない。   At this time, although the free-cutting spacer 28 is dented by contact, the seal-fin 34 and the seal fin 24 are not damaged because of contact with the free-cutting spacer 28.

また、弁制御装置42は、算出した熱伸び差量が、予め設定される所定の熱伸び差量以上の場合は電磁弁43を開弁する制御信号を電磁弁43に送信する。   The valve control device 42 transmits a control signal for opening the electromagnetic valve 43 to the electromagnetic valve 43 when the calculated thermal expansion difference amount is equal to or larger than a predetermined thermal expansion difference amount set in advance.

電磁弁43は、弁制御装置42から送信される制御信号に基づいて開弁し、高圧蒸気供給源45から与圧室29に、駆動用蒸気が流入する。   The electromagnetic valve 43 is opened based on a control signal transmitted from the valve control device 42, and driving steam flows from the high-pressure steam supply source 45 into the pressurizing chamber 29.

受圧ヘッド30は、高圧蒸気供給源45から与圧室29に流入する駆動用蒸気の圧力によってロータ側径方向に移動する。   The pressure receiving head 30 moves in the rotor radial direction by the pressure of the driving steam flowing into the pressurizing chamber 29 from the high pressure steam supply source 45.

受圧ヘッド30がロータ側径方向に移動すると、押し込みサポート39と移動サポート40間の傾斜接触面において移動動作が移動サポート40の軸方向移動へ変換され、移動サポート40は蒸気Stの圧力でロータ18の軸方向に移動し、移動サポート40と接続されるシール基板25が蒸気圧の押圧軸方向に移動する。シール基板25が、蒸気圧の押圧方向の停止位置まで移動したときに、シール基板25側のシールフィン34上にロータ18側の未接触状態の快削性スペーサ28の表面、ロータ18側のシールフィン24上にシール基板25側の未接触状態の快削性スペーサ28の表面を対向させるように構成すると、与圧室29に流入する蒸気Stの圧力が高くなると、互いに対向するシールフィン34、およびシールフィン24とそれぞれに対向する快削性スペーサ28の隙間を初期設定状態にすることができる。そして、互いに対向するシールフィン34、シールフィン34と快削性スペーサ28の間のクリアランスが最小となり、静翼21とロータ18の間のシール性能が向上する。   When the pressure receiving head 30 moves in the rotor radial direction, the moving operation is converted into the axial movement of the moving support 40 on the inclined contact surface between the pushing support 39 and the moving support 40. The moving support 40 is moved to the rotor 18 by the pressure of the steam St. The seal substrate 25 connected to the movement support 40 moves in the direction of the pressure axis of the vapor pressure. When the seal substrate 25 moves to a stop position in the direction of pressing the vapor pressure, the surface of the non-contact free-cutting spacer 28 on the rotor 18 side on the seal fin 34 on the seal substrate 25 side, the seal on the rotor 18 side. When the surface of the non-contact free-cutting spacer 28 on the seal substrate 25 side is opposed to the fin 24, when the pressure of the steam St flowing into the pressurizing chamber 29 is increased, the seal fins 34 facing each other. And the clearance gap between the free-cutting spacers 28 facing the seal fins 24 can be set to the initial setting state. Further, the seal fins 34 facing each other, the clearance between the seal fins 34 and the free-cutting spacer 28 are minimized, and the sealing performance between the stationary blade 21 and the rotor 18 is improved.

なお、図11の説明においては運転状態検出装置44の運転状態検出例については一検出項目の例について説明したが、同時に複数項目を検出する構成とすることも可能である。   In the description of FIG. 11, an example of one detection item has been described for the operation state detection example of the operation state detection device 44. However, a configuration in which a plurality of items are simultaneously detected is also possible.

たとえば運転状態として蒸気温度と蒸気圧力を検出し、いずれの値も予め設定される所定蒸気温度、および所定蒸気圧力以上のときのみ、受圧ヘッド30を蒸気圧の押圧方向へ移動させる構成とすることができる。これらはいずれも本発明と発明の本質を異にするものではない。   For example, the steam temperature and the steam pressure are detected as the operation state, and the pressure receiving head 30 is moved in the direction of the steam pressure only when both values are equal to or higher than a predetermined steam temperature and a predetermined steam pressure. Can do. None of these differ from the essence of the present invention.

上記快削性スペーサ28として通気性金属を用いた快削性スペーサ28とすることができる。通気性金属を用いた快削性スペーサ28を用いることにより、シールフィン34,シールフィン24の破損の防止のみならず、シールフィン34,シールフィン24と快削性スペーサ28の接触により生じる接触発熱を除去でき、接触発熱による熱変形を防止できる。   As the free-cutting spacer 28, a free-cutting spacer 28 using a breathable metal can be used. By using the free-cutting spacer 28 made of a breathable metal, not only is the damage of the seal fins 34 and the seal fins 24 prevented, but also the contact heat generated by the contact between the seal fins 34 and the seal fins 24 and the free-cutting spacers 28. And can prevent thermal deformation due to contact heat generation.

また、図11に示すラビリンスシール装置23,駆動用蒸気を高圧蒸気供給源45から与圧室29に流入させ受圧ヘッド30に負荷を与える構成としたが、例えば図示しないアクチュエータで、受圧ヘッド30に負荷を与える構成であってもよい。   Further, the labyrinth seal device 23 and the driving steam shown in FIG. 11 are configured to flow from the high-pressure steam supply source 45 into the pressurizing chamber 29 and apply a load to the pressure receiving head 30. The structure which gives load may be sufficient.

また、ノズルダイヤフラム外輪20,動翼17の間に組み込まれるシール構造を、図10に示すシール構造と同じ構成にしてもよい。   Further, the seal structure incorporated between the nozzle diaphragm outer ring 20 and the moving blade 17 may be the same as the seal structure shown in FIG.

以上のように、本実施形態に係る蒸気タービン3は、図3に示すように、固定部である静翼21と、回転部であるロータ18の間に、ラビリンスシール装置23,ロータ18側のシールフィン24、及びシール基板側25の快削性スペーサ28を含んだシール構造が組み込まれている。そして、快削性スペーサ28が備わるシール基板25が、ロータ18の軸方向に移動可能に備わることを特徴とする。   As described above, the steam turbine 3 according to the present embodiment has a labyrinth seal device 23 and a rotor 18 side between a stationary blade 21 that is a fixed portion and a rotor 18 that is a rotating portion, as shown in FIG. A seal structure including the seal fin 24 and the free-cutting spacer 28 on the seal substrate side 25 is incorporated. The sealing substrate 25 provided with the free-cutting spacer 28 is provided so as to be movable in the axial direction of the rotor 18.

この構成により、蒸気タービン3の負荷が増大すると、受圧ヘッド30はロータ側径方向に移動し、受圧ヘッド30がロータ側径方向に移動すると、押し込みサポート39と移動サポート40間の傾斜接触面で軸方向移動動作へ変換され、移動サポート40は蒸気Stの圧力でロータ18の軸方向に移動し、移動サポート40と接続されるシール基板25が、蒸気の負荷圧軸方向に移動する。移動後のシールフィン24位置に対向する位置にある快削性スペーサ28は未接触状態が保たれているため、シールフィン24と快削性スペーサ28の間のクリアランスが最小状態になり、静翼21とロータ18の間のシール性能が向上する。   With this configuration, when the load of the steam turbine 3 increases, the pressure receiving head 30 moves in the rotor side radial direction, and when the pressure receiving head 30 moves in the rotor side radial direction, the inclined contact surface between the pushing support 39 and the moving support 40 The movement support 40 is moved in the axial direction of the rotor 18 by the pressure of the steam St, and the seal substrate 25 connected to the movement support 40 moves in the steam load pressure axis direction. Since the free-cutting spacer 28 at the position facing the position of the seal fin 24 after the movement is kept in a non-contact state, the clearance between the seal fin 24 and the free-cutting spacer 28 becomes the minimum state, and the stationary blade The sealing performance between 21 and the rotor 18 is improved.

したがって、静翼21とロータ18の間のシール性能を向上し、漏れ蒸気によるタービン効率の低下を抑制できるという優れた効果を奏する。   Therefore, the sealing performance between the stationary blade 21 and the rotor 18 is improved, and an excellent effect is achieved in that a decrease in turbine efficiency due to leaked steam can be suppressed.

さらに、快削性スペーサ28を、切削性に優れるアブレイダブル材である快削性金属で形成する構成とした。この構成によって、シールフィン34及びシールフィン24と快削性スペーサ28が接触しても快削性スペーサ28が切削されることで、シールフィン34及びシールフィン24の破損を防止できるという優れた効果を奏する。本実施形態では蒸気通路46の位置と蒸気圧の押し込みによる軸方向移動位置の相対関係に影響を受けないため、実施例1と同様にシール基板25を軸方向へ少し移動することにより隙間を最小にする構成とできるため、コンパクトで高性能な蒸気タービンを供給することができる。また高圧タービンと低圧タービンが連結した場合や中央に蒸気取り入れ配管が設置される低圧タービンにおいても同様な効果が得られる。   Further, the free-cutting spacer 28 is formed of a free-cutting metal that is an abradable material having excellent machinability. With this configuration, even if the seal fins 34 and 24 and the free-cutting spacer 28 come into contact with each other, the free-cutting spacer 28 is cut so that the seal fin 34 and the seal fin 24 can be prevented from being damaged. Play. In this embodiment, since it is not affected by the relative relationship between the position of the steam passage 46 and the axial movement position due to the pushing of the steam pressure, the gap is minimized by slightly moving the seal substrate 25 in the axial direction as in the first embodiment. Therefore, a compact and high-performance steam turbine can be supplied. The same effect can be obtained when a high-pressure turbine and a low-pressure turbine are connected or in a low-pressure turbine in which a steam intake pipe is installed in the center.

なお、例えば、図3に示す、ラビリンスシール装置23,シールフィン24、及び快削性スペーサ28を含んだシール構造は、ノズルダイヤフラム内輪側22とロータ18の間に限定されず、ケーシング19(図2参照)とロータ18の間など、他の固定部と回転部の間に組み込むことができる。   For example, the seal structure including the labyrinth seal device 23, the seal fin 24, and the free-cutting spacer 28 shown in FIG. 3 is not limited between the nozzle diaphragm inner ring side 22 and the rotor 18, but the casing 19 (FIG. 2) and the rotor 18, and can be incorporated between other fixed parts and rotating parts.

1 発電プラント
3 蒸気タービン
17 動翼
18 ロータ
19 ケーシング
21 静翼
23 ラビリンスシール装置
24,34,41 シールフィン
25 シール基板
26,35 ハイ部
27,36 ロー部
28 快削性スペーサ
29 与圧室(駆動装置)
30 受圧ヘッド(可動部)
31 戻りバネ(付勢手段)
32 ガイド
33 ガイド受け
37,38 溝
39 押し込みサポート
40 移動サポート
42 弁制御装置(駆動装置)
43 電磁弁(駆動装置)
44 運転状態検出装置
45 高圧蒸気供給源(駆動装置)
46 蒸気通路
47 カバー
St 蒸気
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Power plant 3 Steam turbine 17 Rotor blade 18 Rotor 19 Casing 21 Stator blade 23 Labyrinth seal device 24, 34, 41 Seal fin 25 Seal substrate 26, 35 High part 27, 36 Low part 28 Free-cutting spacer 29 Pressurizing chamber ( Drive device)
30 Pressure receiving head (movable part)
31 Return spring (biasing means)
32 Guide 33 Guide receiver 37, 38 Groove 39 Push support 40 Movement support 42 Valve control device (drive device)
43 Solenoid valve (drive device)
44 Operating state detection device 45 High-pressure steam supply source (drive device)
46 Steam passage 47 Cover St Steam

Claims (10)

ロータ及び前記ロータと一体に回転する動翼とを有する回転部と、
前記回転部を内包するケーシング及び前記ケーシングに固定される部材からなる固定部と、を有する蒸気タービンに組み込まれ、
前記回転部と前記固定部の両方またはいずれか一方に設けられたシールフィンと、
前記シールフィンと対向する前記回転部または前記固定部に設けられ、快削性金属を用いたスペーサと、を有する蒸気タービンのシール構造であって、
前記固定部に設けられ、ロータ軸方向に移動可能なシール基板と、
ロータ径方向に働く蒸気の圧力をロータ軸方向の力へ変換して、前記シール基板をロータ軸方向に駆動する駆動装置とを備え、
前記固定部に前記シールフィンが備わる場合、該固定部に備わる前記シールフィンは、前記シール基板に固定され前記回転部に対してロータ軸方向に移動可能であり、
前記固定部に前記スペーサが備わる場合、該固定部に備わる前記スペーサは、前記シール基板に固定され前記回転部に対してロータ軸方向に移動可能であることを特徴とする蒸気タービンのシール構造。
A rotating part having a rotor and a rotor blade rotating integrally with the rotor;
Incorporated in a steam turbine having a casing containing the rotating part and a fixing part made of a member fixed to the casing;
Seal fins provided on both or one of the rotating part and the fixed part;
A seal structure of a steam turbine having a spacer using a free-cutting metal provided on the rotating part or the fixed part facing the seal fin,
A seal substrate provided in the fixed portion and movable in the rotor axial direction;
A drive device for converting the pressure of steam acting in the rotor radial direction into a force in the rotor axial direction and driving the seal substrate in the rotor axial direction;
When the fixing portion is provided with the seal fin, the seal fin provided in the fixing portion is fixed to the seal substrate and is movable in the rotor axial direction with respect to the rotating portion,
In the case where the fixing portion is provided with the spacer, the spacer provided in the fixing portion is fixed to the seal substrate and is movable in the axial direction of the rotor with respect to the rotating portion.
前記駆動装置は、
前記蒸気タービンを流通する蒸気の圧力によってロータ径方向に移動可能な部材と、
前記部材と係合して前記部材から伝えられた前記蒸気の押圧力の作用方向をロータ軸方向に変換する傾斜面を有し、前記シール基板を支持し、前記部材が前記傾斜面をロータ径方向に押圧することによりロータ軸方向に移動可能な可動部と、
前記可動部に作用する前記蒸気の押圧力と逆向きの付勢力を、前記可動部に加える付勢手段とを備え、
前記可動部に作用する前記蒸気の押圧力が、前記付勢手段の付勢力より小さいときは、互いに対向する前記シールフィンと前記スペーサが接触可能な状態になり、
前記可動部に作用する前記蒸気の押圧力が、前記付勢手段の付勢力以上になると、互いに対向する前記シールフィンと前記スペーサの隙間が予め定めた設定値となる位置に前記可動部がロータ軸方向に移動することを特徴とする請求項1に記載の蒸気タービンのシール構造。
The driving device includes:
A member movable in the rotor radial direction by the pressure of steam flowing through the steam turbine;
An inclined surface that engages with the member and converts an action direction of the pressing force of the steam transmitted from the member into a rotor axial direction; supports the seal substrate; and the member defines the inclined surface as a rotor diameter. A movable part movable in the rotor axial direction by pressing in the direction;
An urging means for applying an urging force opposite to the pressing force of the steam acting on the movable part to the movable part;
When the pressing force of the steam acting on the movable portion is smaller than the urging force of the urging means, the seal fin and the spacer facing each other are brought into contact with each other,
When the pressing force of the steam acting on the movable part becomes equal to or greater than the urging force of the urging means, the movable part is positioned at a position where the gap between the seal fin and the spacer facing each other becomes a predetermined set value. The steam turbine seal structure according to claim 1, wherein the seal structure moves in an axial direction.
前記ロータ径方向に移動可能な部材は、前記蒸気タービンを流通する蒸気の圧力を受ける受圧ヘッド部と、前記受圧ヘッド部が接続され、前記傾斜面に沿って傾斜し、前記傾斜面と係合する押込側傾斜面を有する押し込みサポート部とを備え、
前記可動部は、前記傾斜面を有し、前記シール基板を支持し、前記傾斜面を介して前記押し込みサポート部と係合する移動サポート部と、前記移動サポート部に設けられたガイド部とを備え、
前記固定部は、前記駆動装置を内部に保持し、前記受圧ヘッド部に蒸気圧を与える与圧室と、該与圧室内に設けられ、前記ガイド部を支持し、前記移動サポート部のロータ軸方向移動をガイドするガイド受けと、前記与圧室に連通し、前記与圧室へ前記蒸気タービンを流通する蒸気を導く蒸気流路とを備えていることを特徴とする請求項2に記載の蒸気タービンのシール構造。
The member movable in the radial direction of the rotor is connected to the pressure receiving head portion that receives the pressure of steam flowing through the steam turbine, and the pressure receiving head portion is inclined along the inclined surface and engaged with the inclined surface. A push-in support portion having a push-side inclined surface.
The movable part has the inclined surface, supports the seal substrate, engages the push-in support part via the inclined surface, and a guide part provided on the movement support part. Prepared,
The fixed portion holds the driving device inside, a pressurizing chamber that applies vapor pressure to the pressure receiving head portion, a pressurizing chamber that is provided in the pressurizing chamber, supports the guide portion, and a rotor shaft of the movement support portion The guide receiver for guiding the direction movement, and a steam flow path that communicates with the pressurizing chamber and guides the steam that flows through the steam turbine to the pressurizing chamber. Steam turbine seal structure.
前記蒸気流路に設けられ、前記与圧室に供給される蒸気の供給量を制御する弁と、
前記蒸気タービンの運転状態を検出する運転状態検出装置と、
前記運転状態検出装置からの信号により前記弁の開度を制御して、前記可動部の移動量を制御する制御装置とを備えることを特徴とする請求項3に記載の蒸気タービンのシール構造。
A valve provided in the steam flow path for controlling the amount of steam supplied to the pressurizing chamber;
An operation state detection device for detecting an operation state of the steam turbine;
The steam turbine seal structure according to claim 3, further comprising: a control device that controls an opening amount of the valve by a signal from the operation state detection device to control a movement amount of the movable portion.
前記蒸気タービン以外の蒸気供給源から前記蒸気流路を介して前記与圧室に蒸気を供給することを特徴とする請求項4に記載の蒸気タービンのシール構造。   The steam turbine seal structure according to claim 4, wherein steam is supplied from a steam supply source other than the steam turbine to the pressurized chamber via the steam flow path. 前記運転状態検出装置は、前記ロータの振動を検出するロータ振動検出装置であって、前記蒸気タービンの運転状態を前記ロータの振動によって検出し、
前記制御装置は、前記ロータ振動が所定振動値以下のときに、前記可動部を前記シールフィンと前記スペーサの隙間が予め定めた設定値となるロータ軸方向位置に移動させることを特徴とする請求項4または5に記載の蒸気タービンのシール構造。
The operation state detection device is a rotor vibration detection device that detects vibration of the rotor, and detects an operation state of the steam turbine by vibration of the rotor,
The control device, when the rotor vibration is equal to or less than a predetermined vibration value, moves the movable portion to a rotor axial position where a gap between the seal fin and the spacer becomes a predetermined set value. Item 6. A steam turbine seal structure according to Item 4 or 5.
前記運転状態検出装置は、前記蒸気の温度を検出する温度検出装置であって、前記蒸気タービンの運転状態を前記蒸気の温度で検出し、
前記制御装置は、前記蒸気の温度が所定温度値以上のときに、前記可動部を前記シールフィンと前記スペーサの隙間が予め定めた設定値となるロータ軸方向位置に移動させることを特徴とする請求項4または5に記載の蒸気タービンのシール構造。
The operation state detection device is a temperature detection device that detects the temperature of the steam, detects the operation state of the steam turbine based on the temperature of the steam,
The control device moves the movable part to a rotor axial position where a gap between the seal fin and the spacer becomes a predetermined set value when the temperature of the steam is equal to or higher than a predetermined temperature value. The seal structure of the steam turbine according to claim 4 or 5.
前記運転状態検出装置は、前記蒸気の圧力を検出する圧力検出装置であって、前記蒸気タービンの運転状態を前記蒸気の圧力で検出し、
前記制御装置は、前記蒸気の圧力が所定圧力値以上のときに、前記可動部を前記シールフィンと前記スペーサの隙間が予め定めた設定値となるロータ軸方向位置に移動させることを特徴とする請求項4または5に記載の蒸気タービンのシール構造。
The operating state detecting device is a pressure detecting device that detects the pressure of the steam, and detects the operating state of the steam turbine based on the pressure of the steam,
The control device moves the movable part to a rotor axial direction position where a clearance between the seal fin and the spacer becomes a predetermined set value when the pressure of the steam is equal to or higher than a predetermined pressure value. The seal structure of the steam turbine according to claim 4 or 5.
前記運転状態検出装置は、前記ロータと前記ケーシングの軸方向の熱伸び差を検出する熱伸び差検出装置であって、前記蒸気タービンの運転状態を前記熱伸び差で検出し、
前記制御装置は、前記熱伸び差が所定熱伸び差以上のときに、前記可動部を前記シールフィンと前記スペーサの隙間が予め定めた設定値となるロータ軸方向位置に移動させることを特徴とする請求項4または5に記載の蒸気タービンのシール構造。
The operating state detection device is a thermal elongation difference detection device that detects a difference in thermal expansion between the rotor and the casing in the axial direction, and detects an operating state of the steam turbine based on the difference in thermal elongation.
The control device moves the movable part to a rotor axial position where a gap between the seal fin and the spacer becomes a predetermined set value when the difference in thermal expansion is equal to or greater than a predetermined difference in thermal expansion. The steam turbine seal structure according to claim 4 or 5.
前記快削性金属は通気性金属であることを特徴とする請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載の蒸気タービンのシール構造。   The steam turbine seal structure according to any one of claims 1 to 9, wherein the free-cutting metal is a breathable metal.
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