JP5916586B2 - Steam turbine - Google Patents
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Description
本発明は、蒸気タービンに関する。 The present invention relates to a steam turbine.
蒸気タービンは蒸気の熱エネルギーを運動エネルギーに変換し、それを機械的仕事に変換する原動機である。高圧の蒸気を該蒸気よりも低圧の箇所に導入すると、蒸気は圧力が低下することによって膨張する。その際、蒸気の熱エネルギーは運動エネルギーに変換されて高温の蒸気流が得られる。そして、高速で流れる蒸気が動翼に供給されて、動翼とともに該動翼を支持する回転軸が回転させられる。その回転力が発電機等へ伝えられることによって、蒸気の運動エネルギーが機械的仕事に変換される。 A steam turbine is a prime mover that converts the thermal energy of steam into kinetic energy and converts it into mechanical work. When high-pressure steam is introduced at a location lower than the steam, the steam expands due to a decrease in pressure. At that time, the heat energy of the steam is converted into kinetic energy, and a high temperature steam flow is obtained. Then, steam flowing at a high speed is supplied to the moving blade, and the rotating shaft supporting the moving blade is rotated together with the moving blade. By transmitting the rotational force to a generator or the like, the kinetic energy of the steam is converted into mechanical work.
蒸気は圧力や温度の低下といった状態の変化を伴って、蒸気タービン内で膨張して仕事をする。例えば、ボイラから蒸気タービンに過熱蒸気が噴出され、圧力低下に伴った膨張をするに従って過熱度が減じて乾き飽和状態となる。このような乾き飽和状態の蒸気は、さらに膨張することで水分を含んだ湿り蒸気となる。 Steam expands and works in the steam turbine with changes in state such as pressure and temperature drops. For example, superheated steam is ejected from a boiler to a steam turbine, and the degree of superheat decreases as the pressure expands, resulting in a dry saturated state. Such dry and saturated steam is further expanded to become wet steam containing moisture.
湿り蒸気の領域では静翼の表面上に水分が凝集し易く、該静翼の表面上に凝集した水分が水脈となり、蒸気流に吹かれることで下流に向かって流通する。水脈は静翼の後縁部まで達すると、飛散して水滴となる。このように静翼から飛散した水滴は、蒸気流によって当該静翼の下流側に設置された動翼に衝突し、該動翼の浸食(エロージョン現象)の原因となり得る。 In the region of wet steam, moisture tends to aggregate on the surface of the stationary blade, and the moisture aggregated on the surface of the stationary blade becomes a water vein and circulates downstream by being blown by the steam flow. When the water vein reaches the trailing edge of the stationary blade, it scatters and becomes water droplets. Thus, the water droplets scattered from the stationary blade collide with the moving blade installed on the downstream side of the stationary blade by the steam flow, and may cause erosion (erosion phenomenon) of the moving blade.
このように、静翼から飛散した水滴が下流側にある動翼に衝突する場合、動翼には回転軸の回転方向と逆の力が働き、回転を抑制してしまうブレーキ作用が生じてしまう。一般に、蒸気中の水分が1%増すと、蒸気タービンの内部効率が1〜1.2%減少すると言われている。 As described above, when water droplets scattered from the stationary blade collide with the moving blade on the downstream side, a force opposite to the rotating direction of the rotating shaft acts on the moving blade, and a braking action that suppresses the rotation occurs. . Generally, it is said that when the moisture in the steam increases by 1%, the internal efficiency of the steam turbine decreases by 1 to 1.2%.
湿り蒸気中で水分が凝集することで生じた翼面上の水脈に起因する不具合を抑制する技術としては、例えば特許文献1〜5に開示されたものが知られている。 For example, those disclosed in Patent Documents 1 to 5 are known as techniques for suppressing problems caused by water veins on the blade surface caused by moisture condensing in wet steam.
特許文献1〜3に開示された技術では、翼の背側となる負圧面および腹側となる正圧面の全体あるいは一部分に複数の噴射孔を設けて、当該噴出孔から翼内空間に導入した蒸気を噴出させることで水脈を飛散させることとしている。
また、特許文献4に開示された技術では、翼内空間に蒸気を導入することで翼を熱し、噴出孔から蒸気を噴出させることで翼周りの湿り度を減じることとしている。
さらに、特許文献5に開示された技術では、翼の後縁部を略鋸歯状とすることで飛散する水滴を微細化し、翼面上のスリットから水脈の一部を吸い込み、外部へ排出させることとしている。
In the techniques disclosed in Patent Documents 1 to 3, a plurality of injection holes are provided in the whole or a part of the suction surface on the back side and the pressure surface on the abdomen side of the blade, and introduced into the blade inner space from the discharge hole. The water vein is scattered by ejecting steam.
In the technique disclosed in Patent Document 4, steam is introduced into the blade inner space to heat the blade, and steam is ejected from the ejection holes to reduce the wetness around the blade.
Further, in the technique disclosed in Patent Document 5, the trailing edge of the wing is formed into a substantially serrated shape, so that water droplets that are scattered are made finer, a part of the water vein is sucked from the slit on the wing surface, and discharged outside. It is said.
しかしながら、特許文献1〜3に開示された技術は、蒸気中の水分は翼面の全体に亘って付着するわけではなく、翼面は水滴の付着する部分と付着しない部分とに分けられる。よって、水分除去の必要な部分にスリットが設けられていない、あるいは不必要な部分にスリットが設けられている虞がある。
また、特許文献4に開示された技術は、水分を十分に除去できるほどの高い熱量を持った蒸気の採用が困難であり、熱量の低い蒸気では水分を除去しきれない。
さらに、特許文献5に開示された技術は、略鋸歯状とすることによる蒸気の乱流及び強度低下の不安がある。また、水脈とともに蒸気を外部へ排出してしまうことに伴う蒸気タービンの内部効率低下へ繋がる虞がある。
However, in the techniques disclosed in Patent Documents 1 to 3, moisture in the vapor does not adhere to the entire blade surface, and the blade surface is divided into a portion to which water droplets adhere and a portion to which water droplets do not adhere. Therefore, there is a possibility that a slit is not provided in a portion where moisture removal is necessary or a slit is provided in an unnecessary portion.
Moreover, the technique disclosed in Patent Document 4 is difficult to employ steam having a high calorific value that can sufficiently remove moisture, and steam with low calorific value cannot completely remove moisture.
Furthermore, the technique disclosed in Patent Document 5 has a fear of steam turbulence and strength reduction due to the substantially sawtooth shape. Moreover, there exists a possibility of leading to the internal efficiency fall of a steam turbine accompanying discharging | emitting steam outside with a water vein.
本発明は、上記のような問題を鑑みてなされたものであって、水滴による動翼の侵食や効率の低下をより効果的に抑制すること可能な蒸気タービンを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a steam turbine that can more effectively suppress erosion of a moving blade and a decrease in efficiency due to water droplets.
上記の目的を達成するために、この発明は以下の手段を提供している。
本発明の蒸気タービンは、蒸気の流体圧力によって回転軸を回転させる動翼と、前記回転軸の径方向外側に、該回転軸の周方向に互いに間隔をあけて複数が設けられ、前記動翼への前記蒸気の流れを形成する静翼とを備え、前記静翼の背側における前記静翼の前縁部から前記静翼の翼幅の50%以上70%以下までの範囲に複数の突起が形成され、前記突起は、前記静翼の表面からの突出量が前記蒸気の下流側に向かうにつれ増加する斜面と、該斜面に対して鋭角をなす崖面とを有し、前記斜面の幅は、前記下流側に向かうにつれ狭くなるように形成されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
The steam turbine according to the present invention includes a moving blade that rotates a rotating shaft by a fluid pressure of steam, and a plurality of blades that are disposed radially outward of the rotating shaft and spaced apart from each other in a circumferential direction of the rotating shaft. A plurality of protrusions in a range from a front edge of the stationary blade on the back side of the stationary blade to 50% to 70% of the blade width of the stationary blade. The protrusion has a slope that increases as the amount of protrusion from the surface of the stationary blade increases toward the downstream side of the steam, and a cliff that forms an acute angle with the slope, and the width of the slope Is formed so as to become narrower toward the downstream side.
上記構成によれば、動翼から飛散する水滴が静翼の背側に付着する際、蒸気の下流側に向かって突起の斜面上を流れつつ、斜面と崖面とがなす斜面端部にて蒸気中へ飛散する。即ち、静翼に形成された突起によって、静翼の下流側に位置する動翼に衝突し得る水滴を粗大化させることなく飛散させることができる。これにより、水滴による動翼の侵食や効率の低下をより効果的に抑制することが可能となる。 According to the above configuration, when water droplets scattered from the moving blade adhere to the back side of the stationary blade, while flowing on the slope of the projection toward the downstream side of the steam, at the end of the slope formed by the slope and the cliff face Spatters into the steam. In other words, the projections formed on the stationary blades allow water droplets that can collide with the moving blades located on the downstream side of the stationary blades to be scattered without being coarsened. Thereby, it becomes possible to more effectively suppress the erosion of the moving blades and the decrease in efficiency due to the water droplets.
上記蒸気タービンにおいて、前記突起は、前記静翼の外周側から該静翼の高さの50%以上70%以下までの範囲に形成されていることが好ましい。 In the steam turbine, it is preferable that the protrusion is formed in a range from 50% to 70% of the height of the stationary blade from the outer peripheral side of the stationary blade.
上記構成によれば、突起による空力特性の低下を最小限に抑えつつ、動翼に衝突し得る水滴を飛散させることができる。 According to the said structure, the water droplet which can collide with a moving blade can be scattered, suppressing the fall of the aerodynamic characteristic by protrusion.
上記蒸気タービンにおいて、前記複数の突起は、前記下流側に向かう一方向に互いに隣り合うように、かつ、前記一方向と直交する方向に互いに隣り合うように形成されていることが好ましい。 In the steam turbine, it is preferable that the plurality of protrusions are formed so as to be adjacent to each other in one direction toward the downstream side and to be adjacent to each other in a direction orthogonal to the one direction.
上記構成によれば、突起が隙間なく形成されていることによって、静翼の表面に付着する水滴の凝集を抑制することができる。 According to the said structure, aggregation of the water droplet adhering to the surface of a stationary blade can be suppressed because a protrusion is formed without the clearance gap.
上記蒸気タービンにおいて、前記複数の突起は、前記一方向において隣り合う突起に対して、前記一方向と直交する方向にずれて形成されていることが好ましい。 In the steam turbine, it is preferable that the plurality of protrusions are formed so as to be shifted in a direction perpendicular to the one direction with respect to the protrusions adjacent in the one direction.
上記構成によれば、突起の斜面から飛散する水滴がバランスよく蒸気中に飛散するため、蒸気中で水滴同士の凝集を抑制することができる。 According to the above configuration, the water droplets scattered from the slopes of the protrusions are scattered in the steam in a well-balanced manner, so that aggregation of the water droplets in the steam can be suppressed.
本発明によれば、動翼から飛散する水滴が静翼の背側に付着する際、蒸気の下流側に向かって突起の斜面上を流れつつ、斜面と崖面とがなす斜面端部にて蒸気中へ飛散する。即ち、静翼に形成された突起によって、静翼の下流側に位置する動翼に衝突し得る水滴を粗大化させることなく飛散させることができる。これにより、水滴による動翼の侵食や効率の低下をより効果的に抑制することが可能となる。 According to the present invention, when water droplets scattered from the moving blade adhere to the back side of the stationary blade, while flowing on the slope of the projection toward the downstream side of the steam, at the end of the slope formed by the slope and the cliff face Spatters into the steam. In other words, the projections formed on the stationary blades allow water droplets that can collide with the moving blades located on the downstream side of the stationary blades to be scattered without being coarsened. Thereby, it becomes possible to more effectively suppress the erosion of the moving blades and the decrease in efficiency due to the water droplets.
以下、本発明の蒸気タービンの実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図1に示すように、本実施形態に係る蒸気タービン1は、ケーシング10と、ケーシング10内に流入する蒸気Sの量と圧力を調整する調整弁20と、ケーシング10の内側に回転自在に設けられ、動力を発電機等の機械(図示省略)に伝達する回転軸30と、該回転軸30を支持する軸受部40と、ケーシング10の内面に固定された外側シュラウド50と、該外側シュラウド50に保持された静翼60と、該静翼60に固定された内側シュラウド70と、静翼60の下流側において回転軸30に設けられた動翼80とを備えている。
Hereinafter, embodiments of a steam turbine of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, the steam turbine 1 according to the present embodiment is rotatably provided inside a
ケーシング10は、その内側に空間を形成するように構成をされており、当該内側の空間を気密に封止している。
調整弁20は、ケーシング10の内部に複数個取り付けられており、それぞれ図示しないボイラから蒸気Sが流入する調整弁室21と、弁体22と、弁座23と、蒸気室24とを備えている。この調整弁20では、弁体22が弁座23から離間することで蒸気流路が開き、蒸気Sが蒸気室24を介してケーシング10の内部空間に流入するようになっている。
The
A plurality of regulating
回転軸30は、軸本体31と、軸本体31の外周から径方向外側に環状に張り出すように設けられた複数のディスク32とを備えている。この回転軸30は、回転エネルギーを発電機等の機械(図示省略)に伝達するようになっている。
軸受部40は、ジャーナル軸受装置41及びスラスト軸受装置42を備えており、ケーシング10内部に挿通された回転軸30をケーシング10の外側において回転可能に支持している。
The rotating
The
外側シュラウド50は、ケーシング10の内壁面に固定されており、図1及び図2に示すように、回転軸30の軸線(以下、単に軸線と呼ぶ)を中心としたリング状をなしている。この外側シュラウド50は、軸線方向に間隔をあけて複数(本実施形態では6つ)が設けられている。
また、本実施形態では、外側シュラウド50における径方向内側を向く表面51は、下流側に向かうに従って径方向外側に向かって傾斜しており、該傾斜の下流側の延長線上には後述する動翼80の先端(径方向外側の端部)が位置している。
The
In the present embodiment, the radially inner surface 51 of the
静翼60は、図1、及び図2に示すように、径方向外側の端部となる基端部が外側シュラウド50に取り付けられており、該外側シュラウド50から径方向内側に向かって延出する翼形状をなしている。この静翼60は、径方向内側に向かうに従って軸線方向の寸法が小さくなるように形成されている。なお、この静翼60における周方向の一方側(図2における紙面手前側)を向く面が凸曲面状をなす背側61(負圧面)とされており、周方向の他方側(図2における紙面奥側)を向く面が凹曲面状をなす腹側62(正圧面)とされている。
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the
また、静翼60は、回転軸30及び外側シュラウド50の周方向に間隔をあけて複数が設けられており、即ち、静翼60は放射状に複数配置されている。これによって、周方向に配列された静翼60の基端部同士は外側シュラウド50によって連結されている。
A plurality of
このように周方向に配列された複数の静翼60によって、回転軸30を外周側から囲うように放射状をなす環状静翼群が構成されている。この環状静翼群は、複数の外側シュラウド50にそれぞれ固定されており、軸線方向に離間して外側シュラウド50と同数(本実施形態では6つ)が設けられている。
A plurality of
内側シュラウド70は、外側シュラウド50と同様に軸線を中心とした環状をなす部材であって、静翼60における外側シュラウド50からの延出方向の先端、即ち、静翼60の径方向内側の端部に固定されている。即ち、この内側シュラウド70は、周方向に配列された静翼60の径方向内側の端部である先端同士を周方向に連結している。
The
なお、内側シュラウド70の内側には回転軸30が挿通されており、これら内側シュラウド70と回転軸30との間には隙間が形成されている。これによって、回転軸30は内側シュラウド70に干渉されることなく軸線回りに回転するようになっている。
The rotating
動翼80は、その基端部が回転軸30のディスク32の外周部に取り付けられており、ディスク32から径方向外側に延出している。この動翼80は、径方向外側に向かうに従って回転軸30の軸線方向の寸法が小さくなるように形成されている。また、動翼80は、回転軸30の周方向に間隔をあけて複数がディスク32の外周部に取り付けられており、即ち、放射状に複数配置されている。これによって、動翼80は、回転軸30を取り巻くように環状動翼群を構成している。
The base end portion of the moving
この環状動翼群は、環状静翼群と対をなすように各環状静翼群の下流側にそれぞれ設けられており、即ち、環状静翼群と同数(本実施形態では6つ)が配置されている。即ち、本実施形態の蒸気タービン1は、環状静翼群及び環状動翼群からなる段が6つ配置された6段の蒸気タービン1とされている。 This annular blade group is provided downstream of each annular stator group so as to form a pair with the annular stator group, that is, the same number (six in this embodiment) as the annular stator groups are arranged. Has been. That is, the steam turbine 1 of the present embodiment is a six-stage steam turbine 1 in which six stages including an annular stationary blade group and an annular moving blade group are arranged.
ここで、図3に示すように、静翼60の背側である背側61には、複数の突起90が形成されており、複数の突起90は互いに隙間なく規則的に配置されることで鱗状をなしている。
図4及び図5に示すように、突起90は、静翼60の表面からの突出量が蒸気の下流側に向かうにつれ増加する斜面91と、斜面91に対して鋭角をなす崖面92とを有している。斜面91は、静翼60の表面に対して約20°の角度で交差する緩斜面である。斜面91の静翼60の表面に対する角度はこれに限ることはなく、蒸気タービン1の仕様などに応じて適宜変更することができる。
崖面92は、静翼60の表面に対して略垂直に立ち上がる急斜面であり、斜面91に対して鋭角をなすように形成されている。
Here, as shown in FIG. 3, a plurality of
As shown in FIGS. 4 and 5, the
The
また、突起90は、斜面91の幅(図4における上下方向の幅)が蒸気の下流側に向かうにつれ狭くなるように形成されている。即ち、突起90の、静翼60の表面に直交する方向から視た形状は、底辺が静翼の高さ方向(図4における上下方向)に沿う二等辺三角形状を成している。以下、この底辺に相当する線を底線93と呼ぶ。また、二等辺三角形における、等辺は、三角形の外側に凸となるように湾曲している。以下、この等辺に相当し、斜面と崖面とが交差する線を稜線94と呼ぶ。また稜線94同士の交点を突起先端95と呼ぶ。
Further, the
突起90の具体的な寸法は、蒸気タービン1の仕様に応じて設定されるが、例えば、突起先端の静翼表面からの高さは、12μm程度である。
Although the specific dimension of the
上述したように、複数の突起90は規則的に配置され、鱗状をなしている。即ち、静翼60の幅方向(図4の左右方向)、及び静翼60の高さ方向に等間隔で隣り合うように形成されている。換言すれば、複数の突起90は、蒸気の下流側に向かう一方向(図4の左右方向)、及び蒸気の下流側に向かう一方向に直交する方向(図4の上下方向)に互いに隣り合うように形成されている。
As described above, the plurality of
具体的には、静翼60の高さ方向に隣り合う底線93は、一直線上をなし、隙間なく配置されている。また、静翼60の幅方向に隣り合う突起90は、隣り合う突起90に対して、静翼60の高さ方向にずれて形成されている。換言すれば、複数の突起90は、蒸気の下流側に向かう一方向において隣り合う突起90に対して、この一方向と直交する方向にずれて形成されている。ずれ幅は、突起90の底線93の長さ、即ち、突起90の幅の1/2であり、これにより、突起90は鱗状に配置される。
Specifically, the
鱗状の突起90が形成されている静翼60の幅方向の範囲は、静翼60の負圧面61における、静翼60の前縁部63から静翼60の幅の70%までの範囲Xである。そして、突起90が形成されている静翼60の高さ方向の範囲は、静翼60の外周側である翼底部64から静翼の高さの70%までの範囲Yである。
The range in the width direction of the
次に、本実施形態における静翼60に形成した複数の突起90の形成位置を決定するに至る解析について説明する。
動翼80で起こるエロージョン及びブレーキ効果は、動翼80と隣接し上流側に位置する静翼60の翼面状を流れる水脈が蒸気流によって静翼60の後縁部65から飛散することにより発生する水滴が原因である。静翼60面上の水脈は、静翼60と隣接し上流側に位置する動翼80面上を流れる水脈が蒸気流によって動翼80から飛散することにより発生する水滴が、静翼60に付着し凝集することでできる。
Next, an analysis for determining the formation positions of the plurality of
The erosion and braking effect that occurs in the moving
蒸気タービン1の湿り蒸気域における動翼80から飛散する水滴のうち、径50μmより小さい径数μm程度の微細な水滴は質量が小さく、蒸気流に乗って下流に流れるので、動翼80に隣接し下流側に位置する静翼60に付着しない。径50〜100μm程度の中間大の水滴は、動翼80に隣接し下流側に位置する静翼60に付着し、静翼60面上で凝集し水脈と成り得る。径100μmよりも大きい径数百μm程の粗大な水滴は質量が大きく、動翼80の回転による遠心力の影響を大きく受けるので、静翼60の外周側にあるケーシング10側へ流れ、動翼80に隣接し下流側に位置する静翼60には付着しない。
Of the water droplets scattered from the moving
図6に示すように、動翼80に対する蒸気タービン1中における蒸気及び水滴の流れについて、蒸気は動翼80の出口方向へ速い速度で流れ(蒸気ベクトルα1)、水滴は蒸気と同方向へ遅い速度で流れる(水滴ベクトルβ1)。水滴の質量は蒸気よりも大きいため、水滴の速度は蒸気よりも遅い。
As shown in FIG. 6, regarding the flow of steam and water droplets in the steam turbine 1 with respect to the moving
動翼80の下流側に位置する静翼60に対する蒸気及び水滴の流れについては動翼80の回転による慣性を考慮する(動翼ベクトルγ)。水滴は蒸気よりも質量が大きいために速度が遅く、動翼80の回転による慣性が水滴の流れる方向に大きく影響する。よって、蒸気は下流側に位置する静翼60の腹側62へ向かって流れ(蒸気ベクトルα2)、水滴は下流側に位置する静翼60の背側61へ向かって流れる(水滴ベクトルβ2)。
With respect to the flow of steam and water droplets with respect to the
つまり、動翼80から飛散する水滴のうち径50〜100μm程度の中間大の水滴は、動翼80と隣接し下流側に位置する静翼60の背側61に付着する。
In other words, medium-sized water droplets having a diameter of about 50 to 100 μm out of the water droplets scattered from the moving
図7に示すように、径50μmの水滴が静翼60の背側61に付着する際の水滴付着範囲100は、静翼60の前縁部63から翼幅Wの70%以内、かつ、外周側である翼底部64から翼高さHの70%以内である。なお、翼幅Wは、静翼60を軸線に対して直交する方向からみた場合の軸線方向長さであり、翼高さHは、静翼60の径方向長さである。また、図7及び図8は、図6における静翼60の背側61の面を軸線に対して直交する方向からみた図である。
As shown in FIG. 7, the water
図8に示すように、径100μmの水滴が静翼60の背側61に付着する際の水滴付着範囲100は、静翼60の前縁部63から翼幅Wの50%以内、かつ、外周側である翼底部64から翼高さHの50%以内である。
As shown in FIG. 8, the water
つまり、径50〜100μm程度の中間大の水滴は、静翼60の背側61における前縁部63から翼幅Wの50〜70%までの範囲、かつ、外周側である翼底部64から翼高さHの50〜70%までの範囲、即ち、水滴付着範囲内に付着する。よって、これにより突起形成範囲X,Yが決定される。
That is, medium-sized water droplets having a diameter of about 50 to 100 μm are in the range from the leading
本実施形態に係る蒸気タービン1では、静翼60が設置された段において、径50〜100μm程度の水滴が偏りなく発生していたために、静翼60の負圧面61における静翼60の前縁部63から静翼60の幅の70%までの範囲X、及び、静翼60の外周側である翼底部64から静翼の高さの70%までの範囲Yに突起90を形成した。例えば、径50μm程度の水滴があまり発生せず径100μm程度の水滴が多く発生している場合には、静翼60の負圧面61における静翼60の前縁部63から静翼60の幅の50%までの範囲X、及び、静翼60の外周側である翼底部64から静翼の高さの50%までの範囲Yに突起90を形成してもよい。
In the steam turbine 1 according to the present embodiment, water droplets having a diameter of about 50 to 100 μm are generated evenly in the stage where the
様々な条件によって発生しやすい水滴の大きさや水滴付着範囲100が異なる。よって、それら水滴飛散状況に合わせて、突起形成範囲X,Yを選定することが好ましい。即ち、突起90が形成されている静翼60の幅方向の範囲Xを、負圧面61における、静翼60の前縁部63から静翼60の幅の50%以上70%以下までの範囲Xから選定し、突起90が形成されている静翼60の高さ方向の範囲Yを、翼底部64から静翼の高さの50%以上70%以下までの範囲Yから選定することが好ましい。
The size of the water droplets and the water
次に本実施形態の蒸気タービン1の作用について説明する。
蒸気タービン1は、ボイラからの蒸気Sが調整弁20を介してケーシング10内に導入されることで稼働する。即ち、ケーシング10内に流入した蒸気Sは各段において静翼60間の流路を通過して動翼80に供給される。そして、この蒸気Sの流体圧力が動翼80に作用することにより、該動翼80の回転とともに回転軸30が回転する。これによって、回転軸30に接続された機械が駆動される。
Next, the operation of the steam turbine 1 of the present embodiment will be described.
The steam turbine 1 operates by introducing steam S from the boiler into the
本実施形態の蒸気タービン1に送られる蒸気は過熱蒸気であり、圧力低下に伴った膨張をするに従って過熱度が減じて乾き飽和状態となり、更に膨張して水分を含んだ湿り蒸気となる。 The steam sent to the steam turbine 1 of the present embodiment is superheated steam, and the degree of superheat is reduced and becomes dry saturated as it expands with a decrease in pressure, and further expands to become wet steam containing moisture.
本実施形態の蒸気タービン1において湿り蒸気域となる低圧段では、湿り蒸気中の水滴あるいは動翼80から飛散する水滴のうち、微細な水滴は軽量であるために蒸気と共に下流へ流され、粗大な水滴は重量であるために遠心力を大きく受けてケーシング10側へ飛散し、中間大の水滴は蒸気流と動翼80の回転の慣性によって動翼80と隣接し下流側に位置する静翼60の背側61における前縁部63から翼幅の70%の範囲、かつ、外周側へ働く遠心力によって静翼60の外周側である翼底部64から翼高さの70%の範囲に達する。
In the low-pressure stage that is a wet steam region in the steam turbine 1 of the present embodiment, among the water droplets in the wet steam or the water droplets scattered from the moving
図4及び図5に示すように、静翼60面上に達した水滴は、突起90の斜面91を下流へ流れる。水滴は、稜線94に達すると稜線94に沿って下流へ流れる。そして、突起先端95に達すると、突起先端95から蒸気中へ飛散し、径50μmよりも小さい微細な水滴となって下流へ流れる。
As shown in FIGS. 4 and 5, the water droplets that have reached the surface of the
上記実施形態によれば、動翼80から飛散する水滴が静翼60の背側61に付着する際、蒸気の下流側に向かって突起90の斜面91上を流れつつ、斜面91と崖面92とがなす稜線94の端部である突起先端95にて蒸気中へ飛散する。即ち、静翼60に形成された突起90によって、静翼60の下流側に位置する動翼80に衝突し得る水滴を粗大化させることなく飛散させることができる。これは、動翼80に起こるエロージョン現象及びブレーキ効果の低減に繋がる。
According to the above embodiment, when water droplets scattered from the moving
また、突起90の形成範囲が静翼60の背側61の一部とされていることによって、突起90による空力特性の低下を最小限に抑えつつ、動翼80に衝突し得る水滴を飛散させることができる。
Further, since the formation range of the
また、突起90が隙間なく形成されていることによって、静翼60の表面に付着する水滴の凝集を抑制することができる。
Further, since the
さらに、突起90が規則的に鱗状に配置されていることによって、突起90の斜面91から飛散する水滴がバランスよく蒸気中に飛散するため、蒸気中で水滴同士の凝集を抑制することができる。
Furthermore, since the
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、突起90は必ずしも鱗状に配置する必要はなく、動翼80におけるエロージョン現象の状況などに応じてその密度を調整かのうである。
また、突起90の形状も、図4に示したような形状に限らず、例えば、稜線94の形状は、底線93とで形成される三角形の内側に凸となるように湾曲させてもよい。
さらに、突起90の形成箇所は、静翼60の背側61に加えて、例えば、シュラウドの表面に形成してもよい。
The embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to this, and can be appropriately changed without departing from the technical idea of the present invention.
For example, the
Further, the shape of the
Further, the
1 蒸気タービン
30 回転軸
60 静翼
61 背側
63 前縁部
80 動翼
90 突起
91 斜面
92 崖面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
前記回転軸の径方向外側に、該回転軸の周方向に互いに間隔をあけて複数が設けられ、前記動翼への前記蒸気の流れを形成する静翼とを備え、
前記静翼の背側における前記静翼の前縁部から前記静翼の翼幅の50%以上70%以下までの範囲に複数の突起が形成され、
前記突起は、前記静翼の表面からの突出量が前記蒸気の下流側に向かうにつれ増加する斜面と、該斜面に対して鋭角をなす崖面とを有し、
前記斜面の幅は、前記下流側に向かうにつれ狭くなるように形成されていることを特徴とする蒸気タービン。 A rotor blade that rotates a rotating shaft by the fluid pressure of steam;
A plurality of blades spaced apart from each other in the circumferential direction of the rotating shaft on the radially outer side of the rotating shaft, and including a stationary blade that forms the flow of the steam to the moving blade,
A plurality of protrusions are formed in a range from the front edge of the stationary blade on the back side of the stationary blade to 50% to 70% of the blade width of the stationary blade,
The protrusion has a slope that increases as the amount of protrusion from the surface of the stationary blade increases toward the downstream side of the steam, and a cliff that forms an acute angle with the slope,
The steam turbine according to claim 1, wherein a width of the slope is formed so as to become narrower toward the downstream side.
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