JP6797701B2 - 蒸気タービン - Google Patents
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Description
軸線周りに回転するロータと、
前記ロータを回転可能に収容するケーシングと、
前記ケーシングの内側壁部に固定される第1段静翼、及び、前記第1段静翼の下流側において前記ロータに固定される第1段動翼、を含む第1段落と、を備え、
前記ロータは、前記第1段静翼と対面する部分に形成された凹状の第1キャビティであって、前記第1段静翼の上流側において、前記内側壁部と前記ロータとの間に画定される内側空間と連通する第1キャビティを有し、
前記第1段静翼は、前記第1キャビティと連通し、且つ、前記第1段静翼を径方向に貫通する第1段貫通孔を有し、
前記第1段貫通孔の入口開口を介して前記第1キャビティから導入された蒸気が、前記第1段貫通孔を流れるように構成される。
なお、本実施形態において、乾き域とは、そこを流れる主蒸気の湿り度が所定値(例えば3〜4%)未満の領域を意味し、湿り域とは、そこを流れる主蒸気の湿り度が所定値(例えば3〜4%)以上の領域を意味するものとする。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
また、以下の説明において、同じ構成には同じ符号を付してその詳細な説明を省略する場合がある。
なお、図2〜9においては、作図の便宜上、軸線RAに対して一方側(上方側)のみ図示しているが、軸線RAに対して他方側(下方側)についても、同様に構成されている。
本発明の一実施形態にかかる蒸気タービン10は、図2〜9に示したように、軸線RA周りに回転するロータ12と、ロータ12を回転可能に収容するケーシング20と、ケーシング20の内側壁部22に固定される第1段静翼42、及び、第1段静翼42の下流側においてロータ12に固定される第1段動翼44、を含む第1段落40とを備えている。
幾つかの実施形態では、図10に示したように、蒸気タービン10において、上述した第1段落40は、内側空間70を流れる主蒸気が乾き蒸気から湿り蒸気へと変化する変化位置よりも下流側の領域である湿り域Rwに位置し、且つ、湿り域Rwに複数の段落30A、30Bがある場合には、湿り域Rwにおける最も上流側に位置する段落30Bである。
一方、図6〜8に示した実施形態では、接続通路56は、内側壁部22の内部に形成された貫通孔56Bによって構成される。
図11は、本発明の一実施形態にかかる蒸気タービンにおいて、第2キャビティを流れるリーク蒸気量について説明するための図である。
幾つかの実施形態では、図12の(a)に示したように、上述した第2段貫通孔54の出口開口54bは、ロータ12の軸線方向に沿った断面視において、第2キャビティ66の底面部18における最深部18Pに向かって開口している。
幾つかの実施形態では、図13に示したように、上述した最終段静翼32a(図8の静翼本体部93、又は図9の静翼本体部43)は、板状の腹面部93aと、腹面部93aとの間で空洞部96を画定する板状の背面部93bとからなる断面中空状に形成されている。最終段静翼32aの腹面部93aには、空洞部96と連通するスリット93s(図8及び図9を参照)が形成されている。そして、最終段静翼32aは、スリット93sと連通する湿分除去流路94と、最終段貫通孔90とに空洞部96を分割する分割板98を含んでいる。
また、最終段貫通孔90は、過冷却背面部93b1の全長に亘って面していてもよく、過冷却背面部93b1の全長の少なくとも一部に対して面していてもよい。
幾つかの実施形態では、図14に示したように、上述した第1段静翼42は、板状の腹面部43aと、腹面部43aとの間で空洞部106を画定する板状の背面部43bと、からなる断面中空状に形成されている。
また、第1段貫通孔50は、過冷却背面部43b1の全長に亘って面していてもよく、過冷却背面部43b1の全長の少なくとも一部に対して面していてもよい。
2 ボイラ
3 蒸気タービン装置
4 発電機
5 復水器
6 給水ポンプ
7a 蒸気供給管
7b 復水供給管
7c ボイラ水供給管
10 蒸気タービン
12 ロータ
14A,14B ロータディスク部
14a,15b 封止面
16,18 底面部
18P 最深部
20 ケーシング
22 内側壁部
24 外側壁部
30A〜30E 段落
32a〜32e 静翼
34a〜34e 動翼
40 第1段落
42 第1段静翼
43、63、93 静翼本体部
44 第1段動翼
45、65、95 仕切板
45a、65a、95a 外周面
46 第1キャビティ
47 第1シール部
47A 上流側シール部
47B 底面側シール部
48 第2シール部
48A 下流側シール部
50 第1段貫通孔
50a 入口開口
50b 出口開口
51 第1段貫通孔以外の空間
52 壁部側貫通孔
54 第2段貫通孔
54a 入口開口
54b 出口開口
56 接続通路
56A 接続管路
56B 貫通孔
57 第1段環状空間
58 第2壁部側貫通孔
59、99 外側貫通孔
60 第2段落
62 第2段静翼
64 第2段動翼
66 第2キャビティ
70 内側空間
80 外側空間
86 最終段キャビティ
90 最終段貫通孔
93s スリット
94 湿分除去流路
96、106 空洞部
97 最終段環状空間
98、108 分割板
100 排気室
Claims (16)
- 軸線周りに回転するロータと、
前記ロータを回転可能に収容するケーシングと、
前記ケーシングの内側壁部に固定される第1段静翼、及び、前記第1段静翼の下流側において前記ロータに固定される第1段動翼、を含む第1段落と、を備える蒸気タービンであって、
前記ロータは、前記第1段静翼と対面する部分に形成された凹状の第1キャビティであって、前記第1段静翼の上流側において、前記内側壁部と前記ロータとの間に画定される内側空間と連通する第1キャビティを有し、
前記第1段静翼は、前記第1キャビティと連通し、且つ、前記第1段静翼を径方向に貫通する第1段貫通孔を有し、
前記第1段貫通孔の入口開口を介して前記第1キャビティから導入された蒸気が、前記第1段貫通孔を流れるように構成されるとともに、
前記第1段落は、前記蒸気タービンの最終段落よりも上流側に位置し、
前記ケーシングは、前記内側空間の外周側に形成される外側空間を、前記内側壁部との間で画定する外側壁部をさらに含み、
前記外側空間は、前記ロータの軸線方向において、前記第1段静翼が形成されている領域と重複する位置に形成されるとともに、前記第1段静翼の下流側において前記内側空間と連通し、
前記第1段貫通孔を流れた蒸気が、前記第1段貫通孔の出口開口から前記外側空間に排出されるように構成される
蒸気タービン。 - 前記第1段落は、前記内側空間を流れる主蒸気が乾き蒸気から湿り蒸気へと変化する変化位置よりも下流側の領域である湿り域に位置し、且つ、前記湿り域に複数の段落がある場合には、前記湿り域における最も上流側に位置する段落である請求項1に記載の蒸気タービン。
- 前記第1段静翼は、前記内側壁部から前記ロータに向かって延在する静翼本体部と、前記静翼本体部の先端部に設けられた環状の仕切板と、を含み、
前記入口開口は、前記仕切板に形成されている
請求項1又は2に記載の蒸気タービン。 - 前記仕切板は、前記仕切板と前記ロータとの間をシールする第1シール部を含み、
前記入口開口は、前記第1シール部よりも下流側に形成されているか、又は、前記ロータの軸線方向において、前記第1シール部が形成されている領域と重複する位置に形成されている請求項3に記載の蒸気タービン。 - 前記仕切板は、前記第1シール部よりも下流側において、前記仕切板と前記ロータとの間をシールする第2シール部をさらに含み、
前記入口開口は、前記第2シール部よりも上流側に形成されているか、又は、前記ロータの軸線方向において、前記第2シール部が形成されている領域と重複する位置に形成されている請求項4に記載の蒸気タービン。 - 軸線周りに回転するロータと、
前記ロータを回転可能に収容するケーシングと、
前記ケーシングの内側壁部に固定される第1段静翼、及び、前記第1段静翼の下流側において前記ロータに固定される第1段動翼、を含む第1段落と、を備える蒸気タービンであって、
前記ロータは、前記第1段静翼と対面する部分に形成された凹状の第1キャビティであって、前記第1段静翼の上流側において、前記内側壁部と前記ロータとの間に画定される内側空間と連通する第1キャビティを有し、
前記第1段静翼は、前記第1キャビティと連通し、且つ、前記第1段静翼を径方向に貫通する第1段貫通孔を有し、
前記第1段貫通孔の入口開口を介して前記第1キャビティから導入された蒸気が、前記第1段貫通孔を流れるように構成されるとともに、
前記第1段落は、前記蒸気タービンの最終段落よりも上流側に位置し、
前記蒸気タービンは、前記内側壁部に固定される第2段静翼、及び、前記第2段静翼の下流側において前記ロータに固定される第2段動翼、を含む第2段落であって、前記第1段落よりも下流側に位置する第2段落をさらに備え、
前記ロータは、前記第2段静翼と対面する部分に形成された凹状の第2キャビティであって、前記第2段静翼の上流側において前記内側空間と連通する第2キャビティを有し、
前記第2段静翼は、前記第2キャビティと連通し、且つ、前記第2段静翼を径方向に貫通する第2段貫通孔と、を有し、
前記蒸気タービンは、前記第1段貫通孔と前記第2段貫通孔とを接続する接続通路をさらに備え、
前記第1段貫通孔を流れた前記蒸気が、前記接続通路および前記第2段貫通孔を流れて、前記第2段貫通孔の出口開口から前記第2キャビティに排出されるように構成される
蒸気タービン。 - 前記第1段落と前記第2段落とは連続する段落である請求項6に記載の蒸気タービン。
- 前記第1段貫通孔の入口開口の面積をA1、前記接続通路の流路面積をA2、前記第2段貫通孔の出口開口の面積をA3、とした場合に、A3>A1、A2である請求項6又は7に記載の蒸気タービン。
- 前記第2段貫通孔の出口開口は、前記ロータの軸線方向に沿った断面視において、前記第2キャビティの底面部における最深部に向かって開口している請求項6から8の何れか一項に記載の蒸気タービン。
- 前記第2段貫通孔の出口開口は、前記ロータの回転方向の下流側に向かって開口している請求項6から9の何れか一項に記載の蒸気タービン。
- 前記第1段落は、前記蒸気タービンの最終段落よりも上流側に位置し、
前記最終段落は、前記内側壁部に固定される最終段静翼、及び、前記最終段静翼の下流側において前記ロータに固定される最終段動翼、を含み、
前記ロータは、前記最終段静翼と対面する部分に形成された凹状の最終段キャビティであって、前記最終段静翼の上流側において前記内側空間と連通する最終段キャビティを有し、
前記最終段静翼は、前記最終段キャビティと連通し、且つ、前記最終段静翼を径方向に貫通する最終段貫通孔を有し、
前記最終段キャビティの入口開口から導入された蒸気が前記最終段貫通孔を流れるように構成される請求項1から10の何れか一項に記載の蒸気タービン。 - 軸線周りに回転するロータと、
前記ロータを回転可能に収容するケーシングと、
前記ケーシングの内側壁部に固定される第1段静翼、及び、前記第1段静翼の下流側において前記ロータに固定される第1段動翼、を含む第1段落と、を備える蒸気タービンであって、
前記ロータは、前記第1段静翼と対面する部分に形成された凹状の第1キャビティであって、前記第1段静翼の上流側において、前記内側壁部と前記ロータとの間に画定される内側空間と連通する第1キャビティを有し、
前記第1段静翼は、前記第1キャビティと連通し、且つ、前記第1段静翼を径方向に貫通する第1段貫通孔を有し、
前記第1段貫通孔の入口開口を介して前記第1キャビティから導入された蒸気が、前記第1段貫通孔を流れるように構成されるとともに、
前記第1段落は、前記蒸気タービンの最終段落よりも上流側に位置し、
前記最終段落は、前記内側壁部に固定される最終段静翼、及び、前記最終段静翼の下流側において前記ロータに固定される最終段動翼、を含み、
前記ロータは、前記最終段静翼と対面する部分に形成された凹状の最終段キャビティであって、前記最終段静翼の上流側において前記内側空間と連通する最終段キャビティを有し、
前記最終段静翼は、前記最終段キャビティと連通し、且つ、前記最終段静翼を径方向に貫通する最終段貫通孔を有し、
前記最終段キャビティの入口開口から導入された蒸気が前記最終段貫通孔を流れるように構成され、
前記最終段静翼は、板状の腹面部と、前記腹面部との間で空洞部を画定する板状の背面部と、からなる断面中空状に形成され、
前記最終段静翼の腹面部には、前記空洞部と連通するスリットが形成され、
前記最終段静翼は、前記スリットと連通する湿分除去流路と、前記最終段貫通孔とに前記空洞部を分割する分割板を含む
蒸気タービン。 - 前記最終段静翼の背面部の内、スロート位置よりも下流側を過冷却背面部と定義した場合に、
前記最終段貫通孔は、前記最終段静翼の内部において、前記過冷却背面部に面するように形成される請求項12に記載の蒸気タービン。 - 前記第1段静翼を支持する前記内側壁部の内部には、前記第1段貫通孔と連通する環状の第1段環状空間が形成されている請求項1から13の何れか一項に記載の蒸気タービン。
- 前記第1段静翼は、板状の腹面部と、前記腹面部との間で空洞部を画定する板状の背面部と、からなる断面中空状に形成される請求項1から14の何れか一項に記載の蒸気タービン。
- 軸線周りに回転するロータと、
前記ロータを回転可能に収容するケーシングと、
前記ケーシングの内側壁部に固定される第1段静翼、及び、前記第1段静翼の下流側において前記ロータに固定される第1段動翼、を含む第1段落と、を備える蒸気タービンであって、
前記ロータは、前記第1段静翼と対面する部分に形成された凹状の第1キャビティであって、前記第1段静翼の上流側において、前記内側壁部と前記ロータとの間に画定される内側空間と連通する第1キャビティを有し、
前記第1段静翼は、前記第1キャビティと連通し、且つ、前記第1段静翼を径方向に貫通する第1段貫通孔を有し、
前記第1段貫通孔の入口開口を介して前記第1キャビティから導入された蒸気が、前記第1段貫通孔を流れるように構成されるとともに、
前記第1段落は、前記蒸気タービンの最終段落よりも上流側に位置し、
前記第1段静翼は、板状の腹面部と、前記腹面部との間で空洞部を画定する板状の背面部と、からなる断面中空状に形成され、
前記第1段静翼は、前記第1段貫通孔と、前記第1段貫通孔以外の空間とに前記空洞部を分割する分割板を含み、
前記第1段静翼の背面部の内、スロート位置よりも下流側を過冷却背面部と定義した場合に、
前記第1段貫通孔は、前記第1段静翼の内部において、前記過冷却背面部に面するように形成される
蒸気タービン。
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