JP6746780B2 - 特殊な設計のタービン排気構造体 - Google Patents

Description

本発明は、一般的には発電プラント蒸気タービンに関し、より具体的にはタービン排気構造体に関し、さらにより具体的には、中圧排気端部、すなわち高中圧（ＨＩＰ）モジュールの一部に関する。

通常、発電プラント蒸気タービンは、加圧蒸気の熱エネルギーを機械的エネルギーに変換する装置である。熱エネルギーは、ボイラーによる蒸気の生成によって得られる。結果として生じる蒸気流は、したがって、必要な圧力および温度で蒸気タービンに供給される。

タービンが蒸気流をトルクに変換し、トルクは電気エネルギーを生成するために発電機のロータを駆動するのに使用される。特に、発電機のロータは、ロータを蒸気タービンと相互接続するタービンシャフトによって駆動される。

一般に、蒸気タービンは、少なくとも１つの高圧ケーシングと、少なくとも１つの中圧ケーシングと、少なくとも１つの低圧ケーシングと、を含む。

例えば、図１ａは、垂直フランジ接続部１３を介して組み合わせた高圧／中圧ケーシング１２に接続された中圧排気構造体１１を含む特定のＨＩＰケーシング１０を示す。

図１ｂに示すように、中圧ケーシングは通常、水平ボルト締めフランジによって互いに接続された上部要素１４と下部要素１５とを含む。２つの要素１４、１５の各々は、２つの出口が左側に配置され、２つの出口が右側に設けられるように、２つの出口１６、１７、および２つの出口１８、１９を含む。各出口は排気管２０、２１、２２、２３に接続されている。より具体的には、排気管２０、２１は、成形部品２０１、２１１によって出口１６、１７に接続され、前記部品２０１、２１１はエルボを含む。左側の２本の排気管２０、２２が互いに接続され、右側の２本の排気管２１、２３も互いに接続されているので、これらの排気管は特別に設計されている。このように、中圧ケーシングは、２本のＹ字型排気管２４、２５を備えているといえる。さらに、２つのＹ字型排気管２４、２５の各々は、さらなる管２６、２７に接続されている。

成形部品２０１、２１１は、接続上部フランジ２８、２９によって上部要素１４に接続され、接続水平フランジ２８ａ、２９ａによって排気管２０、２１に接続される。接続上部フランジ２８、２９および接続水平フランジ２８ａ、２９ａは、ＨＩＰケーシング１０のメンテナンスの目的のために分解されなければならず、その後に適切に締め直されなければならない。この構成は、前記ＨＩＰケーシング１０の開放を困難にする。確かに、一旦接続上部フランジ２８、２９および接続水平フランジ２８ａ、２９ａの分解が行われると、それらを適切に締め直すことは常に困難である。困難であることに加えて、これらのメンテナンス作業は長い時間がかかる。

さらに、これらの中圧ケーシングの設計は、他の管に接続されるように構成されているＹ字型管の製造を必要とする。この作業は複雑で、コストが高くなる。

米国特許出願公開第２００７／０１４６７１号明細書

上記に鑑みて、本発明は、上記の欠点を克服することを可能にし、かつ維持がより容易であり、かつ製造が経済的であるタービン排気構造体を提供することを目的とする。

一実施形態では、タービン排気構造体は、
第１の要素と第２の要素とに分割され、第２の要素が第１の要素に接続されている、ケーシングと、
第２の管に接続されるように構成された少なくとも１つの接続管と、を含み、
第２の要素は少なくとも１つの出口を含み、接続管には第１の部分を有する第１の端部と、第２の部分を有する第２の端部と、が設けられ、
第２の要素の出口は、接続管の第１の端部に接続され、接続管の第２の端部は、第２の管に接続されるように構成され、第１の要素には管が接続されていない。

そのようなタービン排気構造体は、図１ａに示すように、組み合わせた高圧／中圧ケーシング１２に接続されるように構成されている。

有利には、第１の要素は水平方向接合面に沿って第２の要素に接続されている。

好ましくは、第１の要素は上部要素であり、第２の要素は下部要素である。

有利には、ケーシングは中央開口部を有する。

中央開口部は、ケーシングの第１の面から第２の反対側の面まで延在することができ、第１の面の中央開口部の断面は、第２の反対側の面の中央開口部の断面よりも大きい、
好ましくは、第２の要素は、各々が接続管に接続された少なくとも２つの出口、好ましくは２つの出口を含む。

好ましくは、第２の要素は溶接接続によって接続管に接続されている。

有利には、タービン排気構造体の長さは、６〜１２メートル、好ましくは９〜１０メートルの範囲で変化する。タービン排気構造体の幅は、２〜６メートル、好ましくは３〜４メートルの範囲で変化してもよい。タービン排気構造体の高さは、６〜１２メートル、好ましくは８〜９メートルの範囲で変化してもよい。

タービン排気構造体の長さは６〜１２メートルの範囲で変化してもよく、タービン排気構造体の幅は２〜６メートルの範囲で変化してもよく、タービン排気構造体の高さは６〜１２メートルの範囲で変化してもよい。タービン排気構造体の長さは９〜１０メートルの範囲で変化してもよく、タービン排気構造体の幅は３〜４メートルの範囲で変化してもよく、タービン排気構造体の高さは８〜９メートルの範囲で変化してもよい。

好ましくは、第２の管はエルボ管である。

別の実施形態では、タービン排気構造体は中圧排気端部である。

本発明の別の目的は、高圧ケーシングと本発明の一実施形態によるタービン排気構造体とを含む中高圧ケーシングに関する。

本発明の他の特徴および利点は、例としてのみ与えられ、以下の図面を考慮して与えられる以下の説明から明らかになるであろう。

公知の蒸気タービンで使用されるＨＩＰケーシングの等角図である。 公知の蒸気タービンに使用される中圧排気端部の概略図である。 本発明の一実施形態によるタービン排気構造体を含む高中圧ケーシングの等角図である。 本発明の一実施形態によるタービン排気構造体の垂直フランジ接続部側の等角図である。 本発明の一実施形態によるタービン排気構造体の後部ペデスタル側の等角図である。

本発明の一実施形態によるＨＩＰケーシング３１を開示する図２を最初に参照する。高中圧ケーシング３１は、中圧排気端部３０であるタービン排気構造体３０と、組み合わせた高圧／中圧ケーシング３２と、を含み、前記ケーシング３２は、垂直フランジ接続部３３によってタービン排気構造体３０に接続されている。

注目すべき点は、組み合わせた高圧／中圧ケーシング３２が図１ａに示した組み合わせた高圧／中圧ケーシング１２と同一であることである。実際、本発明の一実施形態による中圧排気端部３０は、公知の蒸気タービンで使用される様々なモジュールに接続されるように構成されている。言い換えれば、中圧排気端部３０の接合面は、公知の蒸気タービンを構成し、前記中圧排気端部３０に関連するように意図されている他の構成要素の設計を変更する必要がないように構成されている。

例えば、垂直フランジ接続部３３は、垂直フランジ接続部１３と同様に、従来技術の中圧排気端部に使用されるものと同一である。

図３および図４に示すように、中圧排気端部３０は、第１の要素３５と第２の要素３６とに分割されたケーシング３４を含み、第２の要素３６は第１の要素に接続されている。中圧排気端部３０はまた、第２の管３９、４０に接続されるように構成された２つの接続管３７、３８を含む。第２の管３９、４０はエルボ管である。

第２の要素３６は、矩形断面の２つの出口４１、４２（図示せず）を含む。接続管３７、３８には、第１の部分を有する第１の端部３７１、３８１と、第２の部分を有する第２の端部３７２、３８２と、が設けられている。さらに、第２の要素３６は溶接接続によって接続管３７、３８に接続されている。

出口４１、４２は第１の端部３７１、３８１に接続され、第２の端部３７２、３８２は第２の管３９、４０に接続されるように構成されている。

図３および図４に示すように、第１の要素３５は上部要素３５である。第２の要素３６は下部要素３６である。

ケーシング３４は、図３に示す第１の面３４１から図４に示すケーシング３４の第２の反対側の面３４２まで延在する中央開口部４３を有することに留意されたい。第１の面の中央開口部４３１は第１の部分を有し、第２の面の中央開口部４３２は第２の部分を有する。第１の面の中央開口部４３１の第１の部分は、第２の面の中央開口部４３２の第２の部分よりも大きい。

さらに、上部要素３５は、図４に示すように、複数のスタッドおよびナット４４によって、また第２の反対側の面３４２上の２つの支持部４５、４６によって、水平方向接合面に沿って下部要素３６に接続される。

さらに、ケーシング３４は、上部要素３５と下部要素３６の両方に複数の外側補強材４７を含む。下部要素３６の外側補強材４７は、第１の面の中央開口部４３１と第２の面の中央開口部４３２の両方から半径方向に延在する。上部要素３５の外側補強材４７は、第１の面の中央開口部４３１から第２の面の中央開口部４３２まで半径方向に延在し、その逆も同様である。ケーシング３４はまた、前記ケーシング３４の内側に配置された複数の内側補強材４８（図示せず）を含む。

さらに、ケーシング３４の第１の面の中央開口部４３１は、垂直フランジ接続部３３と複数のスタッドおよびナット４９とによって、組み合わせた高圧／中圧ケーシング３２と接続されるように構成され、複数のスタッドおよびナット４９は、第１の面の中央開口部４３１の周囲にあり、封止溶接部である。

図２、図３および図４に示すように、上部要素３５には管が接続されていない。

したがって、このような構成は、４つの出口１６、１７、１８、１９を有する中圧ケーシング１２の１つと比較して、メンテナンス作業をはるかに容易にする。確かに、管を解体したり締め直す必要がない。具体的には、ＨＩＰケーシング３１の開閉がより容易である。

さらに、本発明によるタービン排気端部は、製造が非常に困難であるＹ字形排気管の使用を回避することを可能にし、それによって使用される材料の量を低減することができるので、非常に費用効率が高い。実際、本発明によるタービン排気端部は、約１５トンの材料を節約することを可能にすると推定される。さらに、図１Ａに記載されたものが鋳造構造であるのに対して本発明によるタービン排気端部は成形された構造であるため、非常に費用効率が高い。

さらに、中圧排気端部３０の接合面は、公知の蒸気タービンを構成し、前記中圧排気端部３０に関連するように意図されている他の構成要素、例えばダイヤフラムなどの設計を変更する必要がないように構成されている。

１０ ＨＩＰケーシング
１１ 中圧排気構造体
１２ 組み合わせた高圧／中圧ケーシング
１３ 垂直フランジ接続部
１４ 上部要素
１５ 下部要素
１６ 出口
１７ 出口
１８ 出口
１９ 出口
２０ 排気管
２１ 排気管
２２ 排気管
２３ 排気管
２４ Ｙ字型排気管
２５ Ｙ字型排気管
２６ さらなる管
２７ さらなる管
２８ 接続上部フランジ
２８ａ 接続水平フランジ
２９ 接続上部フランジ
２９ａ 接続水平フランジ
３０ 中圧排気端部
３１ 高中圧ケーシング、ＨＩＰケーシング
３２ 高圧／中圧ケーシング
３３ 垂直フランジ接続部
３４ ケーシング
３５ 第１の要素、上部要素
３６ 第２の要素、下部要素
３７ 接続管
３８ 接続管
３９ 第２の管
４０ 第２の管
４１ 出口
４２ 出口
４３ 中央開口部
４４ スタッドおよびナット
４５ 支持部
４６ 支持部
４７ 外側補強材
４８ 内側補強材
４９ スタッドおよびナット
２０１ 成形部品
２１１ 成形部品
３４１ 第１の面
３４２ 第２の反対側の面
３７１ 第１の端部
３７２ 第２の端部
３８１ 第１の端部
３８２ 第２の端部
４３１ 第１の面の中央開口部
４３２ 第２の面の中央開口部

Claims (10)

1. 第１の要素（３５）と第２の要素（３６）とに分割され、前記第２の要素（３６）が前記第１の要素（３５）に接続されている、ケーシング（３４）と、
   第２の管（３９、４０）に接続されるように構成された少なくとも１つの接続管（３７、３８）と
   を含むタービン排気構造体（３０）であって、
   前記第２の要素（３６）は少なくとも１つの出口（４１、４２）を含み、前記接続管（３７、３８）には第１の部分を有する第１の端部（３７１）と、第２の部分を有する第２の端部（３７２）とが設けられ、
   前記第２の要素（３６）の前記出口（４１、４２）は、前記接続管（３７、３８）の前記第１の端部（３７１）に接続され、前記接続管（３７、３８）の前記第２の端部（３７２）は、前記第２の管（３９、４０）に接続されるように構成され、前記第１の要素（３５）には管が接続されておらず、
   前記ケーシング（３４）は中央開口部（４３）を有し、 前記中央開口部（４３）は、前記ケーシング（３４）の第１の面（３４１）から第２の反対側の面（３４２）まで延在し、第１の面の中央開口部（４３１）の断面は、第２の反対側の面の中央開口部（４３２）の断面よりも大きい、タービン排気構造体（３０）。
2. 前記第１の要素（３５）は、水平方向接合面に沿って前記第２の要素（３６）に接続されている、請求項１記載のタービン排気構造体。
3. 前記第１の要素（３５）は上部要素（３５）であり、前記第２の要素（３６）は下部要素（３６）である、請求項１又は請求項２に記載のタービン排気構造体。
4. 前記第２の要素（３６）は、各々が接続管（３７、３８）に接続された少なくとも２つの出口（４１、４２）を含む、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のタービン排気構造体。
5. 前記第２の要素（３６）は、溶接接続によって前記接続管（３７、３８）に接続されている、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のタービン排気構造体。
6. 前記タービン排気構造体（３０）の長さは、６〜１２メートルの範囲である、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のタービン排気構造体。
7. 前記タービン排気構造体（３０）の幅は、２〜６メートルの範囲である、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のタービン排気構造体。
8. 前記第２の管（３９、４０）はエルボ管（３９、４０）である、請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載のタービン排気構造体。
9. 前記タービン排気構造体（３０）は中圧排気端部（３０）である、請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載のタービン排気構造体。
10. 高圧ケーシング（３２）と請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載のタービン排気構造体（３０）とを含む高中圧ケーシング（３１）。