JP6498459B2

JP6498459B2 - Steam pipe connection structure, steam turbine plant equipped with the same, and steam pipe cooling method

Info

Publication number: JP6498459B2
Application number: JP2015020467A
Authority: JP
Inventors: 正信阿座上
Original assignee: Mitsubishi Hitachi Power Systems Ltd
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2015-02-04
Filing date: 2015-02-04
Publication date: 2019-04-10
Anticipated expiration: 2035-02-04
Also published as: JP2016142497A

Description

本発明は、ボイラ等から高温高圧の蒸気を導く蒸気配管の蒸気配管接続構造およびこれを備えた蒸気タービンプラントならびに蒸気配管冷却方法に関するものである。 The present invention relates to a steam pipe connection structure of a steam pipe for guiding high-temperature and high-pressure steam from a boiler or the like, a steam turbine plant equipped with the same, and a steam pipe cooling method.

蒸気タービンプラントには、ボイラと蒸気タービンとの間で温度は３５０℃を越え、圧力は５ＭＰａを越える高温高圧の蒸気を導く蒸気配管が設けられている。このような蒸気配管には、配管同士を接続するためにフランジ部を用いた接続構造が設けられている。図８には、このような蒸気配管接続構造１０１が示されている。同図において、蒸気流れＳの上流側の上流配管１０３と、蒸気流れＳの下流側の下流配管１０４とは、それぞれのフランジ部１０３ａ，１０４ａによって接続されている。なお、同図においてフランジ部１０ａ，１０４ａ同士を接続するボルトについては表示を省略しており、ボルト穴１０５のみが示されている。そして、フランジ部１０３ａ，１０４ａを含めた蒸気配管の全体を覆うように保温材１０６が設けられている。この保温材１０６により、蒸気配管内を流れる蒸気温度の低下を抑制し、また作業者の火傷を防止している。上流配管１０３及び下流配管１０４の配管直径（外径）は、蒸気流量が多いため１ｍ以上となっており、フランジ部１０３ａ，１０４ａの外径は１．３ｍ以上となっている。このように大径の接続構造とされているので、高温蒸気による温度分布に不均一が生じるとフランジ部１０３ａ，１０４ａのサイズが大きいために、熱膨張差によるフランジ部１０３ａ，１０４ａの変形が発生し易く、さらに高圧蒸気によってフランジ部１０３ａ，１０４ａによる接合力が低下して隙間が生じ、蒸気が外部に漏出する場合がある。蒸気が外部に漏出する事象が発生すると、フランジ部１０３ａ，１０４ａ付近の保温材１０６を剥がし、フランジ部１０３ａ，１０４ａを露出させてフランジ部の温度分布の均一化を図るとともに、場合によっては送風機によって空気冷却を行うことによって熱変形を抑え、蒸気の漏出を防ぐ場合もあった。 The steam turbine plant is provided with a steam pipe for introducing high-temperature and high-pressure steam between the boiler and the steam turbine at a temperature exceeding 350 ° C. and a pressure exceeding 5 MPa. Such a steam pipe is provided with a connection structure using a flange portion in order to connect the pipes. FIG. 8 shows such a steam pipe connection structure 101. In the figure, an upstream pipe 103 upstream of the steam flow S and a downstream pipe 104 downstream of the steam flow S are connected by respective flange portions 103a and 104a. In the figure, the bolts connecting the flange portions 10a, 104a are not shown, and only the bolt holes 105 are shown. And the heat insulating material 106 is provided so that the whole steam piping including the flange parts 103a and 104a may be covered. This heat insulating material 106 suppresses a decrease in the temperature of the steam flowing in the steam pipe, and prevents burns of the operator. The pipe diameters (outer diameters) of the upstream pipe 103 and the downstream pipe 104 are 1 m or more because the steam flow rate is large, and the outer diameters of the flange portions 103a and 104a are 1.3 m or more. Since the connection structure has such a large diameter, if the temperature distribution due to high-temperature steam is uneven, the flanges 103a and 104a are large in size, so that the flanges 103a and 104a are deformed due to a difference in thermal expansion. In addition, the joining force by the flange portions 103a and 104a is reduced by the high-pressure steam, and a gap is generated, and the steam may leak to the outside. When an event in which steam leaks to the outside occurs, the heat insulating material 106 in the vicinity of the flange portions 103a and 104a is peeled off to expose the flange portions 103a and 104a to make the temperature distribution of the flange portions uniform. In some cases, air cooling was used to suppress thermal deformation and prevent leakage of steam.

フランジ部の冷却としては、特許文献１に、フランジ部に冷却パイプを巻き付けて冷却する方法が提案されている。
また、特許文献２には、蒸気タービン車室のフランジ部ではあるが、フランジ部を締結するボルトに形成した中心孔内に冷却空気を流す方法が提案されている。 As a method for cooling the flange portion, Patent Document 1 proposes a method in which a cooling pipe is wound around the flange portion for cooling.
Patent Document 2 proposes a method of flowing cooling air into a center hole formed in a bolt for fastening the flange portion, although it is a flange portion of the steam turbine casing.

特開２００８−７５６９８号公報JP 2008-75698 A 特開平４−３６００１号公報JP-A-4-36001

しかし、特許文献１に記載の発明は、フランジ部の冷却には寄与するが、大型のフランジでの温度分布を効果的に縮小したり、ボルトまでを冷却することができない。
また、特許文献２に記載の発明は、ボルトを冷却するものであり、フランジ部までを冷却することは考慮されていない。特に、同文献では、フランジ部の突出幅がボルト外径と同程度の寸法となっており、フランジ部の冷却を考慮する必要のない形状となっている。 However, although the invention described in Patent Document 1 contributes to the cooling of the flange portion, it cannot effectively reduce the temperature distribution at the large flange or cool down to the bolt.
Moreover, the invention described in Patent Document 2 cools the bolt, and does not consider cooling to the flange portion. In particular, in this document, the protruding width of the flange portion is approximately the same as the outer diameter of the bolt, and has a shape that does not require cooling of the flange portion.

一方、図８に示したような蒸気配管接続構造は、１ｍを超える配管径のためフランジ部の外径も１．３ｍを超えるほど大きいので、フランジ部の半径方向だけでなく円周方向にも温度分布が生じ易く、フランジのサイズが大きいために温度差による熱膨張差が一層に大きくなるため、局所的に歪みが生じて蒸気が漏出する隙間が形成するおそれがある。また、ボルトの熱伸びがフランジ部に比べて大きくなる場合には、ボルトによる締付力が低下して蒸気漏出の原因となる。したがって、フランジ部だけでなくボルトについても適正な温度で冷却する必要がある。 On the other hand, since the steam pipe connection structure as shown in FIG. 8 has a pipe diameter of more than 1 m, the outer diameter of the flange part is so large that it exceeds 1.3 m. Therefore, not only in the radial direction of the flange part but also in the circumferential direction. Since the temperature distribution is likely to occur and the size of the flange is large, the difference in thermal expansion due to the temperature difference is further increased, and there is a risk of forming a gap where steam is locally leaked and the steam leaks. In addition, when the thermal elongation of the bolt is larger than that of the flange portion, the tightening force by the bolt is reduced, causing steam leakage. Therefore, it is necessary to cool not only the flange portion but also the bolt at an appropriate temperature.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、フランジ部だけでなくボルトも適正に冷却することができる蒸気配管接続構造およびこれを備えた蒸気タービンプラントならびに蒸気配管冷却方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a steam pipe connection structure capable of appropriately cooling not only the flange portion but also the bolt, a steam turbine plant including the same, and a steam pipe cooling method. The purpose is to provide.

上記課題を解決するために、本発明の蒸気配管接続構造およびこれを備えた蒸気タービンプラントならびに蒸気配管冷却方法は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる蒸気配管接続構造は、蒸気が流れる蒸気配管のフランジ部同士を複数のボルトによって接続する蒸気配管接続構造であって、各前記フランジ部の全体を、前記蒸気配管の外側から覆うカバー部を備え、該カバー部には、冷却用流体を導入する冷却用流体導入配管と、冷却用流体を排出する冷却用流体排出配管とが接続されていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the steam pipe connection structure of the present invention, the steam turbine plant equipped with the same, and the steam pipe cooling method employ the following means.
That is, the steam pipe connection structure according to the present invention is a steam pipe connection structure in which flange parts of steam pipes through which steam flows are connected to each other by a plurality of bolts. A cover part is provided, and a cooling fluid introduction pipe for introducing a cooling fluid and a cooling fluid discharge pipe for discharging the cooling fluid are connected to the cover part.

フランジ部を外側から覆うカバー部内に冷却導入配管から冷却流体が導入されることにより、各フランジ部及び各ボルトが冷却流体によって冷却される。これにより、蒸気によるボルトの熱膨張が抑制されてボルトによる適正な締付力が実現され、またフランジ部の温度分布が均一化されてフランジ部の局所的な変形が抑制されて配管内を流れる蒸気の漏洩が防止される。
各フランジ部及び各ボルトを冷却した後の冷却流体は、冷却流体排出配管からカバー部外へと排出される。これにより、新たな冷却流体を連続的に導入することができ、冷却効果を促進することができる。
冷却流体としては、典型的には、空気が用いられる。
蒸気配管の直径は例えば５０ｃｍ以上、好ましくは１ｍ以上とされ、フランジ部の外径は６５ｃｍ以上、好ましくは１．３ｍ以上とされる。蒸気配管の直径が大きくなるほど熱膨張による変形量が大きくなり、蒸気の漏洩が発生する可能性が高くなる。したがって、５０ｃｍ以上の直径とされた蒸気配管の接続構造に用いることが好ましい。
蒸気配管内を流れる蒸気の温度は、例えば４００℃以上とされ、圧力は例えば５ＭＰａ以上とされる。 By introducing the cooling fluid from the cooling introduction pipe into the cover portion that covers the flange portion from the outside, each flange portion and each bolt are cooled by the cooling fluid. As a result, the thermal expansion of the bolt due to the steam is suppressed to achieve an appropriate tightening force by the bolt, and the temperature distribution of the flange portion is made uniform, and the local deformation of the flange portion is suppressed to flow in the pipe. Steam leakage is prevented.
The cooling fluid after cooling each flange portion and each bolt is discharged from the cooling fluid discharge pipe to the outside of the cover portion. Thereby, a new cooling fluid can be continuously introduced, and the cooling effect can be promoted.
Typically, air is used as the cooling fluid.
The diameter of the steam pipe is, for example, 50 cm or more, preferably 1 m or more, and the outer diameter of the flange portion is 65 cm or more, preferably 1.3 m or more. As the diameter of the steam pipe increases, the amount of deformation due to thermal expansion increases, and the possibility of steam leakage increases. Therefore, it is preferably used for a steam pipe connection structure having a diameter of 50 cm or more.
The temperature of the steam flowing in the steam pipe is, for example, 400 ° C. or more, and the pressure is, for example, 5 MPa or more.

さらに、本発明の蒸気配管接続構造では、前記冷却用流体導入配管と前記冷却用流体排出配管とを接続する冷却用流体再循環配管と、該冷却用流体再循環配管を流れる冷却用流体の流量を調整する再循環流量調整手段とを備えていることを特徴とする。 Furthermore, in the steam pipe connection structure of the present invention, the cooling fluid recirculation pipe connecting the cooling fluid introduction pipe and the cooling fluid discharge pipe, and the flow rate of the cooling fluid flowing through the cooling fluid recirculation pipe And a recirculation flow rate adjusting means for adjusting the flow rate.

冷却流体再循環配管に冷却媒体を流すことにより、カバー部内で各ボルト及び各フランジ部を冷却することによって加熱された冷却流体を、冷却流体導入配管へと戻すことができる。これにより、冷却流体導入配管からカバー部内へ導かれる冷却流体の温度を上昇させることができる。そして、再循環流量調整手段によって再循環する冷却流体の流量を調整することにより、カバー部内に流れ込む冷却流体の温度を調整することができるので、過剰な冷却を回避することができる。具体的には、ボルトを過剰に冷却することによってボルトの塑性変形を招くおそれを回避することができる。
また、ボルト及び／又はフランジ部の温度、或いは、ボルトとフランジ部との温度差に基づいて、制御部によって再循環流量調整手段を制御することとしてもよい。これにより、適正なフランジ部の温度分布や、ボルトに塑性変形が生じない温度差を実現することができる。 By flowing a cooling medium through the cooling fluid recirculation pipe, the cooling fluid heated by cooling each bolt and each flange in the cover part can be returned to the cooling fluid introduction pipe. Thereby, the temperature of the cooling fluid led into the cover part from the cooling fluid introduction pipe can be raised. Since the temperature of the cooling fluid flowing into the cover part can be adjusted by adjusting the flow rate of the cooling fluid that is recirculated by the recirculation flow rate adjusting means, excessive cooling can be avoided. Specifically, it is possible to avoid the possibility of causing plastic deformation of the bolt by excessively cooling the bolt.
Moreover, it is good also as controlling a recirculation flow volume adjustment means by a control part based on the temperature of a volt | bolt and / or a flange part, or the temperature difference of a volt | bolt and a flange part. Accordingly, it is possible to realize an appropriate temperature distribution of the flange portion and a temperature difference that does not cause plastic deformation in the bolt.

さらに、本発明の蒸気配管接続構造では、前記ボルトには、中心軸線を通って貫通する中心軸貫通孔が形成されていることを特徴とする。 Furthermore, in the steam pipe connection structure of the present invention, the bolt is formed with a central axis through-hole penetrating through the central axis.

中心軸線を通って貫通する中心軸貫通孔がボルトに形成されているので、中心軸貫通孔を流通する冷却流体によってボルトが内部から冷却されることになる。これにより、ボルト自身を効率的に冷却することができる。 Since the central axis through hole penetrating through the central axis is formed in the bolt, the bolt is cooled from the inside by the cooling fluid flowing through the central axis through hole. Thereby, the bolt itself can be efficiently cooled.

さらに、本発明の蒸気配管接続構造では、前記ボルトには、前記中心軸貫通孔に連通するとともに半径方向に貫通する半径方向貫通孔が少なくとも一か所以上に形成されていることを特徴とする。 Furthermore, in the steam pipe connection structure of the present invention, the bolt is formed with at least one radial through hole communicating with the central axis through hole and penetrating in the radial direction. .

中心軸貫通孔に連通するとともに半径方向に貫通する半径方向貫通孔がボルトに形成されているので、中心軸貫通孔を流れる冷却流体が半径方向貫通孔を通りボルトの外周側へと導かれる。ボルトの外周側に導かれた冷却流体は、ボルトが挿入されているボルト孔の内周面とボルト外周面との間を流れる。これにより、ボルトが外周面側からも冷却されることになり、ボルト自身を更に効率的に冷却することができる。 Since the radial through hole that communicates with the central axis through hole and extends in the radial direction is formed in the bolt, the cooling fluid flowing through the central axis through hole is guided to the outer peripheral side of the bolt through the radial through hole. The cooling fluid guided to the outer peripheral side of the bolt flows between the inner peripheral surface of the bolt hole in which the bolt is inserted and the outer peripheral surface of the bolt. Thereby, a volt | bolt will be cooled also from an outer peripheral surface side, and volt | bolt itself can be cooled more efficiently.

さらに、本発明の蒸気配管接続構造では、前記ボルトの頭部と前記フランジ部との間、及び/又は、前記ボルトに取り付けられるナットと前記フランジ部との間、に設けられた座金を備え、該座金の前記フランジ部側の面には、半径方向に形成された半径方向溝が形成されていることを特徴とする。 Furthermore, in the steam pipe connection structure of the present invention, a washer provided between the head of the bolt and the flange and / or between the nut attached to the bolt and the flange, A radial groove formed in the radial direction is formed on the surface of the washer on the flange portion side.

半径方向に形成された半径方向溝を座金のフランジ部側の面に形成し、冷却流体を半径方向へと導くようにして、フランジ部へ冷却流体を流すこととした。これにより、フランジ部を均一に冷却することができる。 A radial groove formed in the radial direction was formed on the surface of the washer on the flange portion side, and the cooling fluid was allowed to flow to the flange portion so as to guide the cooling fluid in the radial direction. Thereby, a flange part can be cooled uniformly.

さらに、本発明の蒸気配管接続構造では、各前記ボルトに向けて前記冷却用流体導入配管から導かれる冷却用流体を吹き付けるノズルを備えていることを特徴とする。 Furthermore, the steam pipe connection structure of the present invention is characterized in that a nozzle for spraying a cooling fluid guided from the cooling fluid introduction pipe toward each of the bolts is provided.

ボルトに向けて冷却流体を吹き付けるノズルを設けることにより、ボルトを重点的に冷却することができる。
また、ノズルは、ボルト方向に加えて、フランジ部方向へ向けて冷却流体を吹き付けるようにしても良い。 By providing a nozzle for spraying a cooling fluid toward the bolt, the bolt can be cooled with priority.
Further, the nozzle may spray the cooling fluid toward the flange portion in addition to the bolt direction.

さらに、本発明の蒸気配管接続構造では、前記カバー部は、前記冷却用流体を旋回させるように、該カバー部の内面に立設された壁部を有していることを特徴とする。 Furthermore, in the steam pipe connection structure of the present invention, the cover portion has a wall portion standing on the inner surface of the cover portion so as to turn the cooling fluid.

カバー部内に壁部を設け、冷却流体を旋回させることとした。これにより、カバー部内に導かれた冷却流体が全体的に攪拌され、冷却効率を向上させるとともに、フランジ部及びボルトを均一に冷却することができる。 A wall portion was provided in the cover portion, and the cooling fluid was swirled. As a result, the cooling fluid introduced into the cover part is agitated as a whole, and the cooling efficiency can be improved and the flange part and the bolt can be cooled uniformly.

また、本発明の蒸気タービンプラントでは、蒸気を生成するボイラと、該ボイラによって生成された蒸気を導く蒸気配管と、該蒸気配管に接続された蒸気タービンと、前記蒸気配管の端部同士を接続するための上記のいずれかの蒸気配管接続構造とを備えていることを特徴とする。 In the steam turbine plant of the present invention, a steam generating boiler, a steam pipe for guiding the steam generated by the boiler, a steam turbine connected to the steam pipe, and ends of the steam pipe are connected to each other. One of the above-described steam pipe connection structures is provided.

上記の蒸気配管接続構造を備えているので、蒸気の漏洩を防ぐことができ、タービン動力の低下を抑制することができる。 Since the steam pipe connection structure is provided, steam leakage can be prevented, and a decrease in turbine power can be suppressed.

また、本発明の蒸気配管冷却方法は、蒸気が流れる蒸気配管のフランジ部同士を複数のボルトによって接続する蒸気配管接続構造を冷却する蒸気配管冷却方法であって、各前記フランジ部の全体を、前記蒸気配管の外側から覆うカバー部内に、冷却用流体を導入するとともに、冷却後の冷却用流体を該カバー部内から排出させて、前記蒸気配管内を流れる蒸気の漏洩を防止することを特徴とする。 Moreover, the steam pipe cooling method of the present invention is a steam pipe cooling method for cooling a steam pipe connection structure in which flange parts of steam pipes through which steam flows are connected to each other by a plurality of bolts. A cooling fluid is introduced into the cover portion that covers from the outside of the steam pipe, and the cooled cooling fluid is discharged from the cover portion to prevent leakage of steam flowing in the steam pipe. To do.

さらに、本発明の蒸気配管冷却方法は、前記カバー部内から排出された冷却後の冷却用流体を、該カバー部内へ再び導く冷却用流体再循環工程と、該冷却用流体再循環工程にて流れる冷却用流体の再循環流量を調整する再循環流量調整工程とを備え、前記再循環流量調整工程にて、前記ボルト及び／又は前記フランジ部の温度、或いは、前記ボルトと前記フランジ部との温度差に基づいて、前記再循環流量を調整することを特徴とする。 Further, the steam pipe cooling method of the present invention flows in the cooling fluid recirculation step for re-directing the cooled cooling fluid discharged from the cover portion into the cover portion and the cooling fluid recirculation step. A recirculation flow rate adjustment step of adjusting a recirculation flow rate of the cooling fluid, and in the recirculation flow rate adjustment step, the temperature of the bolt and / or the flange portion, or the temperature of the bolt and the flange portion The recirculation flow rate is adjusted based on the difference.

フランジ部だけでなくボルトも適正に冷却することができる。これにより、蒸気の漏洩を抑えることができる。 Not only the flange but also the bolt can be properly cooled. Thereby, the leakage of steam can be suppressed.

本発明の蒸気配管接続構造が適用される蒸気タービンプラントを示した概略構成図である。It is the schematic block diagram which showed the steam turbine plant to which the steam piping connection structure of this invention is applied. 本発明の第１実施形態に係る蒸気配管接続構造を示した縦断面図である。It is the longitudinal cross-sectional view which showed the steam piping connection structure which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図２の蒸気配管接続構造の横断面図である。It is a cross-sectional view of the steam pipe connection structure of FIG. 本発明の第２実施形態に係る蒸気配管接続構造を示した縦断面図である。It is the longitudinal cross-sectional view which showed the steam piping connection structure which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 図４に示された座金を示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）フランジ部に当接する面側から視た底面図である。4 shows the washer shown in FIG. 4, wherein (a) is a perspective view and (b) a bottom view as viewed from the surface side in contact with the flange portion. FIG. 図４に示されたノズルに冷却空気を分配するマニホールドを示した斜視図である。FIG. 5 is a perspective view illustrating a manifold that distributes cooling air to the nozzles illustrated in FIG. 4. 本発明の第３実施形態に係る蒸気配管接続構造を示した縦断面図である。It is the longitudinal cross-sectional view which showed the steam piping connection structure which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 従来の蒸気配管接続構造を示した斜視図である。It is the perspective view which showed the conventional steam piping connection structure.

以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１〜図３を用いて説明する。
図１には、本実施形態の蒸気配管接続構造が適用される蒸気タービンプラント１が示されている。
蒸気タービンプラント１は、ボイラ３と、蒸気タービン５とを備えており、一段再熱サイクルを構成している。 Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 shows a steam turbine plant 1 to which the steam pipe connection structure of the present embodiment is applied.
The steam turbine plant 1 includes a boiler 3 and a steam turbine 5, and constitutes a one-stage reheat cycle.

ボイラ３は、図示しないバーナが設けられた火炉７を備えており、この火炉７内にてバーナによって燃焼が行われる。火炉７内の燃焼熱によって、給水ポンプ９から導かれた給水が蒸気となり、第１過熱器１１へと導かれる。第１過熱器１１では、火炉７によって生成された燃焼ガスによって蒸気が過熱蒸気に加熱される。第１過熱器１１の燃焼ガス流れ下流側には、第２過熱器１３が設けられている。第２過熱器１３は、再熱器とされており、高圧タービン１５から排出された蒸気を再加熱する。 The boiler 3 includes a furnace 7 provided with a burner (not shown), and combustion is performed in the furnace 7 by the burner. Due to the combustion heat in the furnace 7, the feed water led from the feed water pump 9 becomes steam and is led to the first superheater 11. In the first superheater 11, the steam is heated to superheated steam by the combustion gas generated by the furnace 7. A second superheater 13 is provided on the downstream side of the combustion gas flow of the first superheater 11. The second superheater 13 is a reheater, and reheats the steam discharged from the high-pressure turbine 15.

蒸気タービン５は、高圧タービン１５と低圧タービン１７とを備えている。高圧タービン１５と低圧タービン１７とは共通のロータ軸１９を介して接続されており、これらタービン１５，１７の回転出力は、発電機２１に設けられた発電機回転軸を介して発電機２１へ伝達される。発電機２１は、回転出力を得て電力を発生するものであり、得られた電力は図示しない電力系統へと供給される。 The steam turbine 5 includes a high-pressure turbine 15 and a low-pressure turbine 17. The high-pressure turbine 15 and the low-pressure turbine 17 are connected via a common rotor shaft 19, and the rotational output of these turbines 15, 17 is sent to the generator 21 via a generator rotation shaft provided in the generator 21. Communicated. The generator 21 obtains rotational output and generates electric power, and the obtained electric power is supplied to an electric power system (not shown).

第１過熱器１１の過熱蒸気下流側と高圧タービン１５の蒸気入口側とは、第１蒸気配管２３によって接続されている。第２過熱器１３の蒸気上流側と高圧タービン１５の蒸気出口側とは、第２蒸気配管２４によって接続されている。第２過熱器１３の再熱蒸気下流側と低圧タービン１７の蒸気入口側とは、第３蒸気配管２５によって接続されている。後述する本実施形態での蒸気配管接続構造は、高温高圧の蒸気が流通し配管径の大きな第２蒸気配管２４に適用されるものである。ただし、後述する蒸気配管接続構造は、第１蒸気配管２３や第３蒸気配管２５等の蒸気漏出のおそれがある蒸気配管にも適用できるものである。 The superheated steam downstream side of the first superheater 11 and the steam inlet side of the high-pressure turbine 15 are connected by a first steam pipe 23. The steam upstream side of the second superheater 13 and the steam outlet side of the high-pressure turbine 15 are connected by a second steam pipe 24. The reheat steam downstream side of the second superheater 13 and the steam inlet side of the low pressure turbine 17 are connected by a third steam pipe 25. The steam pipe connection structure in the present embodiment to be described later is applied to the second steam pipe 24 having a large pipe diameter through which high-temperature and high-pressure steam flows. However, the steam pipe connection structure to be described later can also be applied to steam pipes such as the first steam pipe 23 and the third steam pipe 25 that may cause steam leakage.

低圧タービン１７の蒸気下流側には、復水器２７が接続されている。この復水器２７にて、低圧タービン１７より排出された蒸気が冷却されて凝縮され、復水を生成する。復水器２７にて生成された復水は、給水ポンプ９によって給水配管２９を通り再びボイラ３へと導かれる。 A condenser 27 is connected to the steam downstream side of the low-pressure turbine 17. In this condenser 27, the steam discharged from the low-pressure turbine 17 is cooled and condensed to generate condensate. The condensate generated in the condenser 27 is guided again to the boiler 3 through the water supply pipe 29 by the water supply pump 9.

図２及び図３には、上述した第２蒸気配管２４に設けられた蒸気配管接続構造３０Ａが示されている。
図２に示されているように、第２蒸気配管２４は、蒸気流れＳの上流側の上流配管３２と、蒸気流れＳの下流側の下流配管３４とを備えている。本実施形態においては、各配管３２，３４は、外径が１ｍ以上とされている。また、配管３２，３４内を流れる蒸気は、４００℃以上、５ＭＰａ以上とされている。すなわち、高温高圧で大流量の蒸気がＳ方向へと流通する。
上流配管３２の下流端部には第１フランジ部３２ａが設けられている。下流配管３４の上流端部には第２フランジ部３４ａが設けられている。本実施形態では各フランジ部３２ａ，３４ａの外径は１．３ｍ以上とされている。各フランジ部３２ａ，３４ａの材料は、例えばＳＦ４９０Ａ（炭素鋼鍛鋼品）などが一般的に利用されており、線膨張係数は約１１×１０^−６／℃である。 2 and 3 show the steam pipe connection structure 30A provided in the second steam pipe 24 described above.
As shown in FIG. 2, the second steam pipe 24 includes an upstream pipe 32 on the upstream side of the steam flow S and a downstream pipe 34 on the downstream side of the steam flow S. In the present embodiment, each of the pipes 32 and 34 has an outer diameter of 1 m or more. Moreover, the vapor | steam which flows through the piping 32 and 34 shall be 400 degreeC or more and 5 Mpa or more. That is, high-temperature and high-pressure steam with a large flow rate flows in the S direction.
A first flange portion 32 a is provided at the downstream end of the upstream pipe 32. A second flange portion 34 a is provided at the upstream end of the downstream pipe 34. In this embodiment, the outer diameter of each flange part 32a, 34a is 1.3 m or more. For example, SF490A (carbon steel forged steel) is generally used as the material of the flange portions 32a and 34a, and the linear expansion coefficient is about 11 × 10 ⁻⁶ / ° C.

第１フランジ３２ａと第２フランジ３４ａとの間には、シール部材３６が挟み込まれている。シール部材３６は、リング形状とされており、第１フランジ３２ａの端面と第２フランジ３４ａの端面とによって押し付けられた状態で配置され、配管３２，３４内の気密性を高め、配管３２，３４内を流通する蒸気が配管外へ漏出することを防止するものである。 A seal member 36 is sandwiched between the first flange 32a and the second flange 34a. The seal member 36 has a ring shape and is arranged in a state of being pressed by the end face of the first flange 32a and the end face of the second flange 34a, thereby improving the airtightness in the pipes 32 and 34, and the pipes 32 and 34. It prevents the steam flowing through the inside from leaking out of the piping.

両フランジ部３２ａ，３４ａは、複数のボルト４０及びナット４２によって固定されている。ボルト４０の材料は、例えばＳＮＢ−７又はＳＮＢ−１６（高温用合金鋼ボルト材）などが一般的に利用されており、線膨張係数は１０×１０^−６／℃以上１１×１０^−６／℃未満程度とされており、フランジ部３２ａ，３４ａよりも若干小さい線膨張係数とされることが好ましい。これにより、高温の蒸気が流通することで、配管３２，３４に直結するフランジ部３２ａ，３４ａの温度がボルト４０よりも上昇するが、仮にフランジ部３２ａ，３４ａ及びボルト４０が同じ温度へと温度上昇した場合でも、フランジ部３２ａ，３４ａの熱伸び量に比べ、ボルトの熱伸び量が小さくなり、ボルト４０がフランジ部３２ａ，３４ａを締め付ける力（締結力）が温度上昇前に比べて増加することで、高温の蒸気が流通している状態においても、シール部材３６の押し付け状態が緩和されることなく、蒸気が配管外へと漏出することを防止するようになっている。
各ボルト４０は、図３に示されているように、等ピッチで円周方向に配置されている。なお、図３に示された実施形態では、８個のボルトが配置されているが、その個数は適宜設定することができる。
図２に示されているように、ボルト頭部４０ａと第１フランジ３２ａとの間には、第１座金４４が配置されている。ナット４２と第２フランジ３４ａとの間には、第２座金４６が配置されている。 Both flange portions 32 a and 34 a are fixed by a plurality of bolts 40 and nuts 42. As the material of the bolt 40, for example, SNB-7 or SNB-16 (alloy steel bolt material for high temperature) is generally used, and the linear expansion coefficient is 10 × 10 ⁻⁶ / ° C. or more and 11 × 10 ⁻⁶ / It is preferable that the linear expansion coefficient is set to be less than about 0 ° C. and slightly smaller than the flange portions 32a and 34a. As a result, when the high-temperature steam flows, the temperature of the flange portions 32a and 34a directly connected to the pipes 32 and 34 rises higher than that of the bolt 40, but the flange portions 32a and 34a and the bolt 40 are temporarily heated to the same temperature. Even when the temperature rises, the amount of thermal elongation of the bolt is smaller than the amount of thermal elongation of the flange portions 32a and 34a, and the force (fastening force) at which the bolt 40 tightens the flange portions 32a and 34a increases compared to before the temperature rise. Thus, even in a state where high-temperature steam is circulating, the pressing state of the seal member 36 is not relaxed, and the steam is prevented from leaking out of the pipe.
As shown in FIG. 3, the bolts 40 are arranged in the circumferential direction at an equal pitch. In the embodiment shown in FIG. 3, eight bolts are arranged, but the number can be set as appropriate.
As shown in FIG. 2, a first washer 44 is disposed between the bolt head 40a and the first flange 32a. A second washer 46 is disposed between the nut 42 and the second flange 34a.

フランジ部３２ａ，３４ａを外周側から覆うように、カバー部５０が設けられている。カバー部５０は、図３に示されているように、半円の横断面を有する上半部５０ａと、半円の横断面を有する下半部５０ｂとから構成されており、これら上半部５０ａ及び下半部５０ｂとを組み合わせることにより、円筒形状の密閉空間が形成されるようになっている。
カバー部５０の材質は、一般構造材（ＳＳ４００）に腐食防止用の塗装やメッキ処理したもの、ステンレス材（ＳＵＳ３０４）、や高温耐久エンジニアリングプラスティック材（ポリイミド系）などが利用されるが、コストを考慮するとＳＳ４００が好ましい。
図２に示されているように、カバー部５０の上半部５０ａの一側面（図２において左側面）には、冷却用空気（冷却用流体）を導入するための導入口５２が設けられている。冷却用流体はそのまま排気ができる空気が好ましいが、空気に限定されるものではなく窒素や二酸化炭素などのイナートガスを含んだガスでもよく、温度が低下していれば別目的でシールしたガスを流通させてもよい。導入口５２には、冷却用空気導入配管５４が接続されており、ブロワ５６によって強制的に冷却用空気がカバー部５０内に導入され、フランジ部３２ａ，３４ａ及びボルト４０の冷却に必要な冷却空気流量が導入されるようになっている。
カバー部５０の上半部の他側面（図２において右側面）には、排出口５８が設けられている。排出口５８には、冷却用空気排出配管６０が接続されており、カバー部５０内を流通した冷却用空気がカバー部５０外へと排出されるようになっている。
なお、導入口５２と排出口５８の位置は、図２に示した位置に限定されるものではなく、カバー部５０内の冷却用空気の流動状態がフランジ部３２ａ，３４ａ及びボルト４０の冷却に良好となるように適宜決定することができ、例えばカバー部５０の下半部５０ｂに設けてもよい。なお、冷却用流体には、例えば常温の室内空気などが用いられ、そのまま屋外へと廃棄できるので好ましいが、空気に限定されるものではなく窒素や二酸化炭素などのイナートガスを含んだガスでもよく、温度が低下していれば別目的でシールしたガスを流通させてもよい。なお、蒸気配管表面の腐食を抑制するために、冷却用空気には水分含有量の少ない流体であることが好ましい。 A cover portion 50 is provided so as to cover the flange portions 32a and 34a from the outer peripheral side. As shown in FIG. 3, the cover part 50 is composed of an upper half part 50a having a semicircular cross section and a lower half part 50b having a semicircular cross section. A cylindrical sealed space is formed by combining the 50a and the lower half 50b.
The cover 50 is made of a general structural material (SS400) coated or plated to prevent corrosion, stainless steel (SUS304), high temperature durability engineering plastic material (polyimide), etc. Considering SS400 is preferable.
As shown in FIG. 2, an inlet 52 for introducing cooling air (cooling fluid) is provided on one side surface (left side surface in FIG. 2) of the upper half portion 50 a of the cover portion 50. ing. The cooling fluid is preferably air that can be exhausted as it is, but it is not limited to air, and it may be a gas containing an inert gas such as nitrogen or carbon dioxide. If the temperature drops, a sealed gas is circulated for another purpose. You may let them. A cooling air introduction pipe 54 is connected to the introduction port 52, and cooling air is forcibly introduced into the cover portion 50 by the blower 56, and cooling required for cooling the flange portions 32 a and 34 a and the bolt 40. An air flow rate is introduced.
A discharge port 58 is provided on the other side surface (the right side surface in FIG. 2) of the upper half of the cover portion 50. A cooling air discharge pipe 60 is connected to the discharge port 58, and the cooling air that has circulated through the cover unit 50 is discharged to the outside of the cover unit 50.
The positions of the introduction port 52 and the discharge port 58 are not limited to the positions shown in FIG. 2, and the flow state of the cooling air in the cover unit 50 is used to cool the flanges 32 a and 34 a and the bolt 40. For example, it may be provided in the lower half 50b of the cover 50. The cooling fluid is, for example, room temperature indoor air, which is preferable because it can be discarded as it is, but is not limited to air, and may be a gas containing an inert gas such as nitrogen or carbon dioxide, If the temperature is lowered, a gas sealed for another purpose may be circulated. In order to suppress corrosion on the surface of the steam pipe, the cooling air is preferably a fluid having a low water content.

次に、上記構成の蒸気配管接続構造３０Ａの作用効果について説明する。
蒸気タービンプラント１の運転中には、第２蒸気配管２４を構成する上流配管３２及び下流配管３４内には４００℃以上でかつ５ＭＰａ以上とされた高温高圧の蒸気が流通する。高温の蒸気が流通するので、フランジ部３２ａ，３４ａ及びボルト４０も加熱され、温度が上昇する。
そして、本実施形態では、ブロワ５６によって冷却用空気を、冷却用空気導入配管５４を介して導入口５２からカバー部５０内へ導入する。これにより、フランジ部３２ａ，３４ａ及びボルト４０が強制的に冷却される。図２には、冷却用空気によって、フランジ部３２ａ，３４ａと、配管３２，３４について、説明用にフランジ部３２ａ，３４ａに隣接する部分が冷却されて温度分布が低減されるようなる箇所がスマッジング（薄く塗りつぶされた部分）によって示されている。
このように、冷却用空気によってフランジ部３２ａ，３４ａとともに、ボルト４０が冷却されることにより、フランジ部３２ａ，３４ａが過剰に熱膨張して締付力が過大となりボルト４０が塑性変形することが回避され、ボルト４０による適正な締付力を与えることができる。また、フランジ部３２ａ，３４ａが冷却されることにより、フランジ部３２ａ，３４ａの温度分布が周方向および半径方向に均一化されてフランジ部の局所的な変形が抑制され、シール部材３６から配管３２，３４内を流れる蒸気の漏洩が防止される。
フランジ部３２ａ，３４ａ及びボルト４０を冷却した後の冷却用空気は、排出口５８からカバー部５０外へと排出される。これにより、新たな冷却用空気をカバー部５０内に連続的に導入することができ、冷却効果を促進することができる。 Next, the effect of the steam pipe connection structure 30A having the above configuration will be described.
During the operation of the steam turbine plant 1, high-temperature and high-pressure steam at 400 ° C. or higher and 5 MPa or higher flows in the upstream pipe 32 and the downstream pipe 34 constituting the second steam pipe 24. Since the high-temperature steam flows, the flange portions 32a and 34a and the bolt 40 are also heated, and the temperature rises.
In the present embodiment, the cooling air is introduced into the cover portion 50 from the introduction port 52 via the cooling air introduction pipe 54 by the blower 56. Thereby, the flange parts 32a and 34a and the volt | bolt 40 are forcedly cooled. In FIG. 2, the portions of the flange portions 32 a, 34 a and the pipes 32, 34 that are adjacent to the flange portions 32 a, 34 a are cooled by the cooling air and the temperature distribution is reduced for the sake of explanation. It is indicated by (lightly filled part).
As described above, the bolt 40 is cooled together with the flange portions 32a and 34a by the cooling air, so that the flange portions 32a and 34a are excessively thermally expanded, the tightening force becomes excessive, and the bolt 40 is plastically deformed. Thus, an appropriate tightening force by the bolt 40 can be provided. In addition, by cooling the flange portions 32 a and 34 a, the temperature distribution of the flange portions 32 a and 34 a is made uniform in the circumferential direction and the radial direction, and local deformation of the flange portion is suppressed, and the piping 32 from the seal member 36 is suppressed. , 34 is prevented from leaking steam.
The cooling air after cooling the flange portions 32 a and 34 a and the bolt 40 is discharged from the discharge port 58 to the outside of the cover portion 50. Thereby, new cooling air can be continuously introduced into the cover portion 50, and the cooling effect can be promoted.

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について図４を用いて説明する。
本実施形態は、第１実施形態と同様に図１に示された蒸気タービンプラント１に用いられるものであり、図２に示した第１実施形態の構造と部分的に異なる。そこで、以下の説明では、第１実施形態と同様の構成については同一符号を付し、その説明を省略する。 [Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This embodiment is used in the steam turbine plant 1 shown in FIG. 1 as in the first embodiment, and is partially different from the structure of the first embodiment shown in FIG. Therefore, in the following description, the same reference numerals are given to the same components as those in the first embodiment, and the description thereof is omitted.

図４に示されているように、本実施形態に係る蒸気配管接続構造３０Ｂでは、冷却用空気排出配管６０と冷却用空気導入配管５４との間に、再循環配管（冷却用流体再循環配管）６２が接続されている。また、冷却用空気排出配管６０の再循環配管６２との分岐点よりも下流側には、制御弁（再循環流量調整手段）６４が設けられている。制御弁６４の開度は、制御部６６によって決定される。
なお、制御弁６４は、再循環配管６２内を流れる冷却用空気の流量を調整できる位置に配置されていれば良く、再循環配管６２に設けてもよいし、また、冷却用空気排出配管６０と再循環配管６２との分岐点に３方弁を設けても良い。 As shown in FIG. 4, in the steam pipe connection structure 30 </ b> B according to this embodiment, a recirculation pipe (cooling fluid recirculation pipe) is provided between the cooling air discharge pipe 60 and the cooling air introduction pipe 54. ) 62 is connected. A control valve (recirculation flow rate adjusting means) 64 is provided downstream of the branch point of the cooling air discharge pipe 60 with the recirculation pipe 62. The opening degree of the control valve 64 is determined by the control unit 66.
The control valve 64 only needs to be arranged at a position where the flow rate of the cooling air flowing through the recirculation pipe 62 can be adjusted, and may be provided in the recirculation pipe 62 or the cooling air discharge pipe 60. A three-way valve may be provided at a branch point between the recirculation pipe 62 and the recirculation pipe 62.

制御部６６には、ボルト４０の温度を計測する第１温度センサ６８からの出力信号と、第１フランジ３２ａの温度を計測する第２温度センサ６９からの出力信号が入力されるようになっている。第１温度センサ６８は、本実施形態では、ボルト４０の軸端部の温度、即ち冷却用空気流れの下流側の温度を計測する。ただし、ボルト４０の温度を計測できる位置であれば他の位置であっても良い。第２温度センサ６９は、第１フランジ部３２ａの外表面（図４において左側表面）の温度を計測する。ただし、フランジ部３２ａ，３４ａの温度を計測できる位置であれば、第２フランジ部３４ａであっても良い。 The control unit 66 receives an output signal from the first temperature sensor 68 that measures the temperature of the bolt 40 and an output signal from the second temperature sensor 69 that measures the temperature of the first flange 32a. Yes. In the present embodiment, the first temperature sensor 68 measures the temperature of the shaft end portion of the bolt 40, that is, the temperature downstream of the cooling air flow. However, any other position may be used as long as the temperature of the bolt 40 can be measured. The second temperature sensor 69 measures the temperature of the outer surface (the left surface in FIG. 4) of the first flange portion 32a. However, the second flange portion 34a may be used as long as the temperature of the flange portions 32a and 34a can be measured.

制御部６６は、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）を含み、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、ＲＯＭやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等である。
制御部６６では、ボルト４０の温度およびフランジ部３２ａ，３４ａの温度やこれらの温度差を適正範囲内に維持する制御弁６４の開度を演算し、適正な開度指令値を制御弁６４に指令するようになっている。 The control unit 66 includes a PLC (Programmable Logic Controller), and includes, for example, a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), and a computer-readable storage medium. . A series of processes for realizing various functions is stored in a storage medium or the like in the form of a program as an example, and the CPU reads the program into a RAM or the like to execute information processing / arithmetic processing. As a result, various functions are realized. The program is preinstalled in a ROM or other storage medium, provided in a state stored in a computer-readable storage medium, or distributed via wired or wireless communication means. Etc. may be applied. The computer-readable storage medium is a magnetic disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a DVD-ROM, a semiconductor memory, or the like.
The control unit 66 calculates the opening degree of the control valve 64 that maintains the temperature of the bolt 40, the temperature of the flange parts 32a and 34a, and the temperature difference thereof within an appropriate range, and sends an appropriate opening command value to the control valve 64. It comes to command.

ボルト４０には、中心軸線を通って貫通する中心軸貫通孔４０ｂが形成されている。また、ボルト４０には、中心軸貫通孔４０ｂに連通するとともに半径方向に貫通する半径方向貫通孔４０ｃが形成されている。半径方向貫通孔４０ｃは、ボルト４０の軸方向における各位置に少なくとも一か所に、更に好ましくは複数個所に設けられている。
また、図５に示されているように、座金４４，４６の一側面には、半径方向に形成された半径方向溝４４ａ，４６ａが設けられている。これら半径方向溝４４ａ，４６ａは、フランジ部３２ａ，３４ａに当接する面に形成されている。 The bolt 40 is formed with a central axis through hole 40b that passes through the central axis. Further, the bolt 40 is formed with a radial through hole 40c communicating with the central axis through hole 40b and penetrating in the radial direction. The radial through-hole 40c is provided at at least one position, more preferably at a plurality of positions, in each position in the axial direction of the bolt 40.
Further, as shown in FIG. 5, radial grooves 44a and 46a formed in the radial direction are provided on one side surface of the washers 44 and 46, respectively. These radial grooves 44a and 46a are formed on the surfaces that contact the flange portions 32a and 34a.

図４に示されているように、ボルト４０に対向する位置にノズル７０が設けられている。ノズル７０は、冷却用空気導入配管５４に接続されており、ノズル７０から噴出する冷却用空気が正面のボルト頭部４０ａに吹き付けるように配置されている。したがって、ノズル７０は、各ボルト４０の位置に応じてそれぞれ設けられている。また、ノズル７０からは、正面のボルト頭部４０ａへと冷却用空気を吹き付けるだけでなく、斜め方向にも噴射して第１フランジ部３２ａへも吹き付けることができるようになっている。
各ノズル７０への冷却用空気の分配は、冷却用空気導入配管５４を分岐して各ノズル７０へ供給しても良いが、図６に示したように、冷却用空気導入配管５４からマニホールド７２へ冷却用空気を導入し、マニホールド７２から分岐流路７４を介して各ノズル７０へ冷却用空気を分配するようにしても良い。 As shown in FIG. 4, a nozzle 70 is provided at a position facing the bolt 40. The nozzle 70 is connected to the cooling air introduction pipe 54, and is arranged so that the cooling air ejected from the nozzle 70 is blown to the bolt head 40a on the front. Therefore, the nozzle 70 is provided according to the position of each bolt 40. Further, from the nozzle 70, not only the cooling air is blown to the front bolt head portion 40 a, but also the nozzle 70 can be jetted in an oblique direction and blown to the first flange portion 32 a.
As for the distribution of the cooling air to each nozzle 70, the cooling air introduction pipe 54 may be branched and supplied to each nozzle 70. However, as shown in FIG. Cooling air may be introduced to the nozzles 70 to distribute the cooling air to the nozzles 70 via the branch flow paths 74.

次に、上記構成の蒸気配管接続構造３０Ｂによれば、第１実施形態の作用効果に加えて、以下の作用効果を奏する。
制御部６６によって制御弁６４の開度を調整することで、カバー部５０内に投入される冷却用空気の温度を調整する。具体的には、制御弁６４の開度を小さくすると、再循環配管６２を通り冷却用空気導入配管５４へと流れ込む流量が増大する。再循環配管６２を流れる冷却用空気は、カバー部５０内でフランジ部３２ａ，３４ａ及びボルト４０を冷却することによって加熱されているので、冷却用空気導入配管５４に合流させることでブロワ５６に吸い込まれる空気の温度を上昇させて、ノズル７０からカバー部５０内に供給する冷却用空気の温度を上げることができる。これとは逆に、制御弁６４の開度を大きくすると、再循環配管６２を通り冷却用空気導入配管５４へと流れ込む流量が減少するので、ノズル７０からカバー部５０内に供給する冷却用空気の温度を上げる量を少なくすることができる。そして、制御部６６は、第１温度センサ６８で計測したボルト４０の温度と、第２温度センサ６９で計測した第１フランジ部３２ａの温度とに基づいて、ボルト４０及びフランジ部３２ａ，３４ａの温度が適正範囲になるように制御弁６４によって調整することができる。
また、制御部６６は、ボルト４０とフランジ部３２ａ，３４ａの温度差についても管理する。ボルト４０の冷却が進み、ボルト４０とフランジ部３２ａ，３４ａの温度差が大きくなりすぎると、ボルト４０に対するフランジ部３２ａ，３４ａの熱膨張差が大きくなりボルト４０に塑性変形が生じるおそれがあるからである。ボルト４０は頭部４０ａが突出しており、また本実施形態ではノズル７０の正面に位置しているので、ボルト４０が優先的に冷却されるおそれがある。したがって、ボルト４０とフランジ部３２ａ，３４ａの温度差が大きくなった場合には、ボルト４０が過剰に冷却されているおそれがあるので、制御部６６の指令によって制御弁６４の開度を大きくしてカバー部５０内に流入する冷却用空気の温度を上げるように制御することで、ボルト４０の過剰な冷却を抑制できる。
一方、ボルト４０とフランジ部３２ａ，３４ａの温度差が小さい場合には、フランジ部３２ａ，３４ａの熱変形が伴うとボルト４０による締結力が不足するおそれがあるので、制御部６６の指令によって制御弁６４の開度を小さくしてカバー部５０内に流入する冷却用空気の温度を上げる量を少なくするように制御することで、ボルト４０の冷却を促進させてボルト４０の温度を低下させる。 Next, according to the steam pipe connection structure 30 </ b> B having the above-described configuration, in addition to the operational effects of the first embodiment, the following operational effects are achieved.
By adjusting the opening degree of the control valve 64 by the control unit 66, the temperature of the cooling air introduced into the cover unit 50 is adjusted. Specifically, when the opening degree of the control valve 64 is reduced, the flow rate of flowing into the cooling air introduction pipe 54 through the recirculation pipe 62 increases. The cooling air flowing through the recirculation pipe 62 is heated by cooling the flange portions 32 a and 34 a and the bolt 40 in the cover portion 50, and is thus sucked into the blower 56 by joining the cooling air introduction pipe 54. The temperature of the cooling air supplied from the nozzle 70 into the cover part 50 can be increased by raising the temperature of the air to be supplied. On the contrary, if the opening degree of the control valve 64 is increased, the flow rate flowing into the cooling air introduction pipe 54 through the recirculation pipe 62 decreases, so that the cooling air supplied from the nozzle 70 into the cover portion 50 is reduced. The amount by which the temperature is raised can be reduced. Based on the temperature of the bolt 40 measured by the first temperature sensor 68 and the temperature of the first flange portion 32a measured by the second temperature sensor 69, the controller 66 determines whether the bolt 40 and the flange portions 32a, 34a are The temperature can be adjusted by the control valve 64 so that the temperature falls within an appropriate range.
The control unit 66 also manages the temperature difference between the bolt 40 and the flange portions 32a and 34a. If the cooling of the bolt 40 proceeds and the temperature difference between the bolt 40 and the flange portions 32a and 34a becomes too large, the difference in thermal expansion of the flange portions 32a and 34a with respect to the bolt 40 increases, and the bolt 40 may be plastically deformed. It is. Since the head 40a protrudes from the bolt 40 and is positioned in front of the nozzle 70 in this embodiment, the bolt 40 may be preferentially cooled. Therefore, when the temperature difference between the bolt 40 and the flange portions 32a and 34a becomes large, the bolt 40 may be excessively cooled. Therefore, the opening degree of the control valve 64 is increased by a command from the control unit 66. By controlling so that the temperature of the cooling air flowing into the cover portion 50 is raised, excessive cooling of the bolt 40 can be suppressed.
On the other hand, when the temperature difference between the bolt 40 and the flange portions 32a and 34a is small, the fastening force by the bolt 40 may be insufficient when the flange portions 32a and 34a are thermally deformed. The cooling of the bolt 40 is promoted and the temperature of the bolt 40 is lowered by controlling the opening degree of the valve 64 so that the amount of the cooling air flowing into the cover portion 50 is increased.

ノズル７０から吹き付けられた冷却空気は、ボルト４０の中心軸貫通孔４０ｂ内に導かれ、ボルト４０を内部から冷却することができる。また、中心軸貫通孔４０ｂに導かれた冷却用空気は、中心軸貫通孔４０ｂを通過するのみでなく、半径方向貫通孔４０ｃを通りボルト５０の外周面側へと導かれる。ボルト５０の外周面側へと導かれた冷却用空気は、フランジ部３２ａ，３４ａに設けられたボルト用貫通孔の内周面とボルト４０の外周面との間を流れ、ボルト４０を外周面側からも冷却する。これにより、ボルト４０を効果的に冷却することができる。
さらに、冷却用空気は、座金４４，４６へと導かれ、座金４４，４６のフランジ部３２ａ，３４ａ側の面に形成された半径方向溝４４ａ，４６ａを流れ、フランジ部３２ａ，３４ａ側へと導かれる。これにより、フランジ部３２ａ，３４ａを均一に冷却することができる。 The cooling air blown from the nozzle 70 is guided into the central axis through hole 40b of the bolt 40, and the bolt 40 can be cooled from the inside. Further, the cooling air guided to the central shaft through hole 40b not only passes through the central shaft through hole 40b but also passes through the radial through hole 40c and is guided to the outer peripheral surface side of the bolt 50. The cooling air guided to the outer peripheral surface side of the bolt 50 flows between the inner peripheral surface of the bolt through-hole provided in the flange portions 32a and 34a and the outer peripheral surface of the bolt 40, and the bolt 40 passes through the outer peripheral surface. Cool from the side. Thereby, the volt | bolt 40 can be cooled effectively.
Further, the cooling air is guided to the washers 44 and 46, flows through the radial grooves 44a and 46a formed on the flanges 32a and 34a side surfaces of the washers 44 and 46, and toward the flanges 32a and 34a. Led. Thereby, the flange parts 32a and 34a can be cooled uniformly.

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について、図７を用いて説明する。
本実施形態は、第１実施形態と同様に図１に示された蒸気タービンプラント１に用いられるものであり、図２に示した第１実施形態の構造と部分的に異なる。そこで、以下の説明では、第１実施形態と同様の構成については同一符号を付し、その説明を省略する。 [Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This embodiment is used in the steam turbine plant 1 shown in FIG. 1 as in the first embodiment, and is partially different from the structure of the first embodiment shown in FIG. Therefore, in the following description, the same reference numerals are given to the same components as those in the first embodiment, and the description thereof is omitted.

図７に示されているように、本実施形態に係る蒸気配管接続構造３０Ｃでは、カバー部５０の内周面にスパイラル状に設けられた内周壁部５０ｃが立設されている。内周壁部５０ｃは、フランジ部３２ａ，３４ａに干渉しない高さとされており、カバー部５０内に導かれた冷却用空気がフランジ部３２ａ，３４ａの周囲を旋回しながら排出口５８方排出するようになっている。これにより、カバー部５０内に導かれた冷却用空気が全体的に攪拌され、冷却効率を向上させるとともに、ボルト４０及びフランジ部３２ａ，３４ａをより均一に冷却するとともにフランジ部３２ａ，３４ａの半径方向・周方向の温度差を低下して熱変形を抑制することができる。 As shown in FIG. 7, in the steam pipe connection structure 30 </ b> C according to the present embodiment, an inner peripheral wall portion 50 c provided in a spiral shape is erected on the inner peripheral surface of the cover portion 50. The inner peripheral wall portion 50c has a height that does not interfere with the flange portions 32a and 34a, and the cooling air guided into the cover portion 50 is discharged toward the discharge port 58 while turning around the flange portions 32a and 34a. It has become. As a result, the cooling air introduced into the cover 50 is agitated as a whole, improving the cooling efficiency, cooling the bolts 40 and the flanges 32a, 34a more uniformly, and the radii of the flanges 32a, 34a. The temperature difference between the direction and the circumferential direction can be reduced to suppress thermal deformation.

なお、上述した各実施形態は、蒸気タービンプラント１の第２蒸気配管２４に蒸気配管接続構造３０Ａ，Ｂ、Ｃを用いることとしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、第１蒸気配管２３や第３蒸気配管２５に用いることもできる。
また、蒸気配管２４の直径が１ｍ以上としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、高温高圧の蒸気が流れる場合に蒸気の漏洩が懸念される５０ｃｍ以上の配管径を有する蒸気配管に適用できるものである。
また、上述した各実施形態は、それぞれ適宜組み合わせることができる。例えば、第２実施形態で示した再循環配管６２、制御弁６４、制御部６６及び温度センサ６８，６９の組合せは、第１実施形態や第３実施形態に用いることができ、第３実施形態の内周壁部５０ｃは、第１実施形態や第２実施形態に用いることができる。
また、カバー部５０内の圧力を検出する圧力センサを設けることとしても良い。圧力センサの検出圧力が所定値以上に上昇した場合には、フランジ部からの蒸気の漏洩が発生していると判断し、ブロワ回転の動力を増加させて冷却空気の導入量を増大させる制御を行う。この場合、蒸気の漏洩は、圧力センサに代えて、図４に示した温度センサ６８，６９の検出温度に応じて判断しても良い。
また、蒸気の漏洩が発生するおそれのある蒸気タービン負荷または許容できない蒸気の漏洩が発生する蒸気タービン負荷を予め決めておき、この蒸気タービン負荷に達した状態で冷却空気の導入を開始することとしても良い。これにより、冷却空気の供給開始時期を適正化することで、ブロワ動力の低減を図ることができる。 In addition, although each embodiment mentioned above decided to use steam piping connection structure 30A, B, C for the 2nd steam piping 24 of the steam turbine plant 1, this invention is not limited to this, 1st It can also be used for the steam pipe 23 and the third steam pipe 25.
Moreover, although the diameter of the steam pipe 24 is 1 m or more, the present invention is not limited to this, and the steam pipe having a pipe diameter of 50 cm or more that is likely to cause steam leakage when high-temperature and high-pressure steam flows. Is applicable.
Moreover, each embodiment mentioned above can be combined suitably, respectively. For example, the combination of the recirculation pipe 62, the control valve 64, the control unit 66, and the temperature sensors 68 and 69 shown in the second embodiment can be used in the first embodiment and the third embodiment, and the third embodiment. The inner peripheral wall portion 50c can be used in the first embodiment and the second embodiment.
Moreover, it is good also as providing the pressure sensor which detects the pressure in the cover part 50. FIG. When the detected pressure of the pressure sensor rises above a predetermined value, it is determined that steam leaks from the flange, and control is performed to increase the amount of cooling air introduced by increasing the power of the blower rotation. Do. In this case, the vapor leakage may be determined according to the detected temperatures of the temperature sensors 68 and 69 shown in FIG. 4 instead of the pressure sensor.
In addition, a steam turbine load that may cause steam leakage or a steam turbine load that causes unacceptable steam leakage is determined in advance, and introduction of cooling air is started in a state where the steam turbine load is reached. Also good. Thereby, the blower power can be reduced by optimizing the supply start timing of the cooling air.

１蒸気タービンプラント
３ボイラ
５蒸気タービン
７火炉
９給水ポンプ
１１第１過熱器
１３第２過熱器（再熱器）
１５高圧タービン
１７低圧タービン
１９ロータ軸
２１発電機
２３第１蒸気配管
２４第２蒸気配管
２５第３蒸気配管
２７復水器
２９給水配管
３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ蒸気配管接続構造
３２上流配管
３２ａ第１フランジ部
３４下流配管
３４ａ第２フランジ部
３６シール部材
４０ボルト
４０ａ頭部
４０ｂ中心軸貫通孔
４０ｃ半径方向貫通孔
４２ナット
４４第１座金
４４ａ半径方向溝
４６第２座金
４６ａ半径方向溝
５０カバー部
５０ａ上半部
５０ｂ下半部
５０ｃ内周壁部（壁部）
５２導入口
５４冷却用空気導入配管
５６ブロワ
５８排出口
６０冷却用空気排出配管
６２再循環配管（冷却流体再循環配管）
６４制御弁（再循環流量調整手段）
６６制御部
６８第１温度センサ
６９第２温度センサ
７０ノズル DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Steam turbine plant 3 Boiler 5 Steam turbine 7 Furnace 9 Feed water pump 11 1st superheater 13 2nd superheater (reheater)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 High pressure turbine 17 Low pressure turbine 19 Rotor shaft 21 Generator 23 1st steam piping 24 2nd steam piping 25 3rd steam piping 27 Condenser 29 Water supply piping 30A, 30B, 30C Steam piping connection structure 32 Upstream piping 32a 1st flange Portion 34 Downstream Piping 34a Second Flange 36 Seal Member 40 Bolt 40a Head 40b Center Axis Through Hole 40c Radial Through Hole 42 Nut 44 First Washer 44a Radial Groove 46 Second Washer 46a Radial Groove 50 Cover 50a Top Half part 50b Lower half part 50c Inner peripheral wall part (wall part)
52 Inlet 54 Cooling air inlet piping 56 Blower 58 Outlet 60 Cooling air outlet piping 62 Recirculation piping (cooling fluid recirculation piping)
64 Control valve (recirculation flow rate adjusting means)
66 Control unit 68 First temperature sensor 69 Second temperature sensor 70 Nozzle

Claims

A steam pipe connection structure that connects flange parts of steam pipes through which steam flows with a plurality of bolts,
A cover portion that covers the entirety of each flange portion from the outside of the steam pipe,
A cooling fluid introduction pipe for introducing a cooling fluid and a cooling fluid discharge pipe for discharging the cooling fluid are connected to the cover portion ,
A cooling fluid recirculation pipe connecting the cooling fluid introduction pipe and the cooling fluid discharge pipe;
Recirculation flow rate adjusting means for adjusting the flow rate of the cooling fluid flowing through the cooling fluid recirculation pipe;
Steam pipe connection structure characterized in that it comprises.

A steam pipe connection structure that connects flange parts of steam pipes through which steam flows with a plurality of bolts,
A cover portion that covers the entirety of each flange portion from the outside of the steam pipe,
A cooling fluid introduction pipe for introducing a cooling fluid and a cooling fluid discharge pipe for discharging the cooling fluid are connected to the cover portion ,
A steam pipe connection structure , wherein the bolt is formed with a central axis through hole penetrating through the central axis .

The steam pipe connection structure according to claim 2 , wherein the bolt is formed with at least one radial through hole communicating with the central axis through hole and penetrating in the radial direction.

A washer provided between the head of the bolt and the flange portion and / or between the nut attached to the bolt and the flange portion;
The steam pipe connection structure according to claim 3 , wherein a radial groove formed in a radial direction is formed on a surface of the washer on the flange portion side.

A steam pipe connection structure that connects flange parts of steam pipes through which steam flows with a plurality of bolts,
A cover portion that covers the entirety of each flange portion from the outside of the steam pipe,
A cooling fluid introduction pipe for introducing a cooling fluid and a cooling fluid discharge pipe for discharging the cooling fluid are connected to the cover portion ,
A steam pipe connection structure comprising a nozzle for blowing a cooling fluid guided from the cooling fluid introduction pipe toward each of the bolts .

A steam pipe connection structure that connects flange parts of steam pipes through which steam flows with a plurality of bolts,
A cover portion that covers the entirety of each flange portion from the outside of the steam pipe,
A cooling fluid introduction pipe for introducing a cooling fluid and a cooling fluid discharge pipe for discharging the cooling fluid are connected to the cover portion ,
The steam pipe connection structure according to claim 1, wherein the cover portion has a wall portion standing on the inner surface of the cover portion so as to swirl the cooling fluid .

A boiler that generates steam;
A steam pipe for guiding the steam generated by the boiler;
A steam turbine connected to the steam pipe;
A steam pipe connection structure for connecting the ends of the steam pipe,
Equipped with a,
The steam pipe connection structure connects flange parts of the steam pipes with a plurality of bolts,
A cover portion that covers the entirety of each flange portion from the outside of the steam pipe,
A steam turbine plant , wherein a cooling fluid introduction pipe for introducing a cooling fluid and a cooling fluid discharge pipe for discharging the cooling fluid are connected to the cover portion .

A steam pipe cooling method for cooling a steam pipe connection structure that connects flange portions of steam pipes through which steam flows with a plurality of bolts,
The cooling fluid is introduced into a cover portion that covers the entirety of each flange portion from the outside of the steam pipe, and the cooled cooling fluid is discharged from the cover portion so that the steam flowing in the steam pipe is discharged. Prevent leakage ,
A cooling fluid recirculation step for re-directing the cooled cooling fluid discharged from the cover portion into the cover portion;
A recirculation flow rate adjusting step for adjusting a recirculation flow rate of the cooling fluid flowing in the cooling fluid recirculation step;
With
Steam piping characterized in that, in the recirculation flow rate adjusting step, the recirculation flow rate is adjusted based on a temperature of the bolt and / or the flange portion or a temperature difference between the bolt and the flange portion. Cooling method.