JPH02196101A - 蒸気タービンのスラスト低減装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、直列にタービン車軸にて直結された高圧ター
ビンと中圧タービンとを備える蒸気タービンにおいて、
両タービンのタービン車軸に蒸気の圧力差により生じる
スラスト力を低減する蒸気タービンのスラスト低減装置
に関する。

〔従来の技術〕

蒸気タービンを蒸気により駆動する場合、蒸気はケーシ
ング内の翼入口にある蒸気入口室からケーシング内の段
落を流れて膨脹して動翼を備えたタービン車軸に回転力
を与えた後排気室から排出される。この際動翼の前後に
は圧力差が生じるためタービン車軸にスラスト力が作用
する。特に反動タービンの場合には動翼においても蒸気
が膨脹するのでこのスラスト力が大きい、このためター
ビン車軸に釣合ピストンを設けてスラスト力を相殺する
ようにしている。

ところで、高圧タービン、中圧タービン、低圧タービン
および復水器を備える再熱タービン等において、高圧タ
ービンと中圧タービンとはそれぞれタービン車軸に釣合
ピストンを設け、各タービン自身でスラスト力を相殺し
た両タービンを第４図に示すようにタービン車軸にて直
結されるものが知られている。

第４図において１は高圧タービン、　１１は中圧タービ
ンである。高圧タービン！においてタービン車軸２は動
翼３を備え、静翼４を備えたケーシング５内を貫通して
軸支されている。なおタービン車軸２にはスラスト力を
相殺する釣合ピストン７が設けられている。８はケーシ
ング４内の属人口部にある蒸気入口室であり、９は段落
を流れた蒸気が排出される排気室である。

このような構造により蒸気は蒸気入口室８から流入し、
静翼４と動翼３とからなる段落を流れてタービン車軸に
回転力を与え、低圧となって排気室９に流れて外部に排
出される。この際タービン車軸には蒸気入口室と排気室
との蒸気の圧力差により左方向のスラスト力が生じる。

釣合ピストン７はこの釣合ピストン７に働く蒸気の圧力
によりスラスト力を右方向に生じさせ、左方向に働くス
ラスト力を相殺するようにしている。

中圧タービン１１においても高圧タービンｌと同様な構
造１作用を有するケーシング１５．静翼１４゜タービン
車軸１２．動翼１３．釣合ピストン１７．蒸気入口室１
８．排気室１９を備えている。

第５図は上記のような蒸気入口室が対向して直結される
高圧タービンと中圧タービンとを備える再熱タービンの
系統図である。第５図において高圧タービン１と中圧タ
ービン１１とはタービン車軸、にて直結されており、低
圧タービン２１の排気室には復水器２３が接続されてい
る。２４はボイラ、２５は再熱器である。ボイラ２４の
出口と高圧タービン１の蒸気入口とを接続して主蒸気入
口管路２７、高圧タービン１の排気出口と再熱器２５の
蒸気人口とを接続して中圧蒸気出口管路２８、再熱器２
５の蒸気出口と中圧タービン１１の蒸気入口とを接続し
て再熱蒸気入口管路２９、中圧タービン１１の排気出口
と低圧タービン２１の蒸気入口とを接続する低圧蒸気入
口管路３０、低圧タービン２１の排気出口と復水器２３
の蒸気入口とを接続する低圧蒸気出口管路３１および復
水器２３の復水出口とボイラ２４の蒸気入口とを接続す
るボイラ給木管路３２とが設けられている。

このような系統によりボイラ２４からの過熱蒸気は主蒸
気入口管路２７を経て高圧タービン１に流入し、タービ
ン内で膨脹してタービン車軸に回転力を与えた後中圧と
なって排気出口から中圧蒸気出口管路２Ｂを経て再熱器
２５に流入して再熱される。

再熱された蒸気は再熱蒸気管路２９を経て中圧タービン
１工に流入し、タービン内で膨脹してタービン車軸に回
転力を与えた後低圧となって排気出口から低圧蒸気入口
管路３０を経て低圧タービン２１に流入し、タービン内
で真空まで膨脹してタービン車軸に回転力を与えた後排
気出口から低圧蒸気出口管路３１を経て復水器２３に流
入して復水となる。復水はボイラ給木管路３２を経てボ
イラ２４に流入して過熱蒸気となり、再び高圧タービン
ｌに送気される。このような蒸気の流れにより再熱ター
ビンは蒸気により駆動され、接続される発電機に動力を
与える。この際、蒸気人口室が対向して配列された高圧
タービン１と中圧タービン１１とは蒸気の流れによる圧
力差により生じるスラスト力をそれぞれの釣合ピストン
で相殺している。

〔発明が解決しようとするｉｌｌり タービン内を流れる蒸気の圧力差によりタービン車軸に
生ずるスラスト力を相殺するためタービン車軸に釣合ピ
ストンが設けられる。したがって釣合ピストンも回転す
るので釣合ピストンの外周とケーシングとの間には隙間
が設けられているが、この隙間から洩れ蒸気が流れるの
でタービンの内部損失となる。このためタービンの内部
効率を向上するためには釣合ピストンをなくすことが考
えられる。このための方法として釣合ピストンのない高
圧タービンと中圧タービンとをそれぞれの蒸気入口室を
対向させて配置することにより、蒸気の圧力差によるス
ラスト力の働く方向を逆にしてスラスト力を相殺するこ
とが考えられるが、タービンの負荷遮断時に高圧タービ
ンと中圧タービンとの圧力低下が等しくないため、過渡
的に大きなスラスト力が発生し、スラスト軸受の耐力を
超えてしまうという危険性が生じるという問題がある。

本発明の目的は、タービン車軸にて直結される高圧ター
ビンと中圧タービンとを有する蒸気タービンにおいて、
両者のタービン車軸に釣合ピストンを設けないでも負荷
遮断指令渡スラスト力を低減することのできる蒸気ター
ビンのスラスト低減装置を捷供することである。

〔！１題を解決するための手段〕 上記課題を解決するために、本発明によれば高圧タービ
ンと中圧タービンとをタービン車軸にて直結し、外部か
らの蒸気が高圧タービンのケーシング内の翼入口にある
蒸気入口室から翼を流れてタービン内で膨脹して排気室
から排出され、この排出蒸気が中圧タービンのケーシン
グ内の翼入口にある蒸気入口室から翼を流れてタービン
内で膨脹して排気室から排出され、この排出蒸気が低圧
タービンに流入し、この排出蒸気が復水器に流入する蒸
気タービンにおいて、前記タービン車軸に蒸気の圧力差
により生じるスラストを低減する蒸気タービンのスラス
ト低減装置であって、釣合ピストンを備えないタービン
車軸を有する高圧タービンと中圧タービンとをそれぞれ
の蒸気入口室を対向して直結し、高圧タービンの排気室
と中圧タービンの排気室または復水器とを連通ずる連絡
管と、この連絡管の途中に圧力加減弁および負荷遮断指
令により開になる止め弁と、高圧タービンの蒸気入口室
および排気室の蒸気圧力をそれぞれ検出する第１と第２
の圧力検出器と、中圧タービンの蒸気入口室および排気
室の蒸気圧力をそれぞ・れ検出する第３と第４との圧力
検出器と、第１と第２および第３と第４の圧力検出器か
らの検出圧力から各タービンのスラスト力を演算してこ
れらのスラストの差分を演算する演算器と、負荷尊断時
この演算器からのスラストの差分をなくすように前記圧
力加減弁を制御する調節器とを設けるものとする。

〔作用〕 釣合ピストンのないタービン車軸を備える高圧タービン
と中圧タービンとをそれぞれの蒸気入口室を対向させて
直結して配列し、通常運転時は高して運転することによ
り、タービン車軸に釣合ピストンを設けないでも高圧タ
ービンと中圧タービンとから生ずるスラスト力は相殺さ
れる。そしてタービンの負荷遮断時には負荷遮断指令に
より止め弁を開にするとともに高圧タービン、中圧ター
ビンのそれぞれの蒸気入口室と排気室との蒸気圧力を検
出し、この検出圧力から演算器により各タービンのスラ
スト力を演算してこれらのスラスＩ・力の差分を演算し
、この差分かなくなるように調節器により連絡管に設け
られた圧力加減弁の開度を調節して高圧タービンの排気
室から中圧タービンの排気室または復水器へ蒸気を流し
、負荷遮断時の高圧タービンの圧力変化を制御してター
ビン車軸にかかるスラスト力を低減する。

〔実施例〕

以下図面に基づいて本発明の実施例について説明する。

第１図は本発明の実施例による蒸気タービンの系統図で
ある。なお、第１図および後述する第２図において第４
図、第５図の従来例と同一部品には同じ符号を付し、そ
の説明を省略するゆ第１図において従来例と異なるのは
第２図に示すように釣合ピストンのないタービン車軸２
，１２を備えた高圧タービン１と中圧タービン１２とを
それぞれの蒸気入口室８，１８を対向して直結して配し
、高圧タービン１の排気室９に接続する中圧蒸気出口管
路２８と中圧タービン１１の排気室１９に接続する低圧
蒸気入口管路３０とを接続する連絡管３５と、この連絡
管３５に圧力加減弁３６と図示しない発電機側に設けら
れた負荷遮断リレーからの負荷遮断指令により開になる
止め弁３７と、高圧タービン１の蒸気入口室８．排気室
９とにそれぞれ設けられる蒸気入口圧力検出器４０、蒸
気出口圧力検出器４１と、中圧タービン１１の蒸気入口
室１８、排気室１９にそれぞれ設けられる蒸気入口圧力
検出器４２、蒸気出口圧力検出器４３と、これらの蒸気
入口圧力検出器４０、蒸気出口圧力検出器４１とから高
圧タービンのスラスト力を、蒸気入口圧力検出器４２、
蒸気出口圧力検出器４３とから中圧タービンのスラスト
力を算出し、これらのスラスト力から高圧タービン１と
中圧タービンとによるスラスト力の差分を演算する演算
器４４と、この演算器４４からのスラスト力の差分かな
くなるように圧力加減弁３６の開度を制御して高圧ター
ビン１の排気室から中圧タービン１１の排気室に流れる
蒸気流量を制御する調節器４５とから構成したことであ
る。

このような系統構成により、タービンの通常運転時は連
絡管３５の止め弁３７は閉の状態で通常のタービンの運
転が行われる。そしてタービンの負荷遮断時には負荷遮
断指令により止め弁３７が全開になり、同時に高圧ター
ビン１の蒸気入口室８と排気室９との蒸気圧力を蒸気入
ロ圧力検出器４０９Ｍ気出ロ圧力検出器４１とにより、
また中圧タービン１１の蒸気入口室１８と排気室１９と
の蒸気圧力を蒸気入口圧力検出器４２．蒸気出口圧力検
出器４３とにより検出して高圧タービン１と中圧タービ
ン１１を流れる蒸気の圧力変化を検出し、この検出圧力
を演算器４４により高圧タービンｌと中圧タービン１１
とのスラスト力をあらかじめ与えられた計算式で刻々と
演算し、これらのスラストの差分を算出し、この差分か
なくなるように圧力加減弁３６の開度を刻々と調節して
高圧タービンｌの排気室９から中圧タービン１１の排気
室１９に接続する低圧蒸気入口管路３０に流れる流量を
制御して高圧タービンの圧力変化を制御する。このよう
な制御により負荷遮断時の高圧タービンｌと中圧タービ
ン２とによる過渡スラスト力は低減する。

第３図はタービン車軸に釣合ピストンを備えない第２図
に示す配列の高圧タービンと中圧タービンの負荷遮断時
のスラスト力の変化を示すグラフであり、４７は連絡管
３５の止め弁３７を閉にした時の高圧タービンのスラス
ト力、４８は同じく中圧タービンのスラスト力の変化で
あり、高圧タービンと中圧タービンとによるスラスト力
は４７と４８との垂線距離４９で示される。５０は止め
弁３７を開にし、圧力加減弁３６を制御した時の高圧タ
ービンのスラスト力、５１は同じく中圧タービンのスラ
スト力の変化を示している０図から本発明により負荷遮
断時の高圧タービンと中圧タービンとによる過渡スラス
ト力は止め弁３７を閉にしたときの従来の過渡スラスト
力より大幅に低減していることが理解される。

なお、止め弁３７と圧力加減弁３６を備える連絡管３５
は高圧タービン１の排気室に接続する中圧蒸気出口管路
２８と復水器３２とを接続して設けても前述と同じ効果
が得られる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば釣合ピ
ストンを備えないタービン車軸を有する高圧タービンと
中圧タービンとを対向して配列し、高圧タービンの排気
室と中圧タービンの排気室または復水器とを圧力加減弁
と負荷遮断指令により開になる止め弁とを備えた連絡管
で連通し、高圧タービン、中圧タービンのそれぞれの蒸
気人口室と排気室との蒸気圧力を検出して高圧タービン
と中圧タービンとのスラストを演算し、このスラストの
差分かなくなるように連絡管の圧力加減弁を制御するこ
とにより、負荷遮断時止め弁を開にすると同時に圧力加
減弁の制御により高圧タービンの圧力変化を制御して高
圧タービンと中圧タービンとの逆向きに働くスラスト力
をほぼ平衡させるので、過渡スラスト力は小さくなり、
スラスト軸受にはその耐力を超える過渡スラスト力が働
かず、安全な運転ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例による再熱タービンの系統図、
第２図は第１図の高圧タービンと中圧タービンとを直結
した状態を示す断面図、第３図は本発明の実施例による
高圧タービンと中圧タービンとの負荷遮断時のスラスト
力の変化を示す図、第４図は釣合ピストンを備えたター
ビン車軸を備える高圧タービンと中圧タービンとを直結
した状態を示す断面図、第５図は第４図の高圧タービン
と中圧タービンとを備える再熱タービンの系統図である
。 １；高圧タービン、２．１２：タービン車軸、５゜１５
；ケーシング、７．ｉ７：釣合ピストン、ｓ、ｉｓ：蒸
気入口室、９，１９：排気室、３５：連絡管、３６二圧
力加減弁、３７：止め弁、４０．４２　　＝蒸気入ロ圧
力検出器、４１．４３　　：蒸気出口圧力検出器、４４
：演算器、第２図 第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）高圧タービンと中圧タービンとをタービン車軸にて
   直結し、外部から蒸気が高圧タービンに導かれてこのタ
   ービンのケーシング内の翼入口にある蒸気入口室から翼
   を流れてタービン内で膨脹して排気管から排出され、こ
   の排出蒸気が中圧タービンに導かれてこのタービンのケ
   ーシング内の翼入口にある蒸気入口室から翼を流れてタ
   ービン内で膨脹して排気室から排出され、この排出蒸気
   が低圧タービンに流入し、この排出蒸気が復水器に流入
   する蒸気タービンにおいて前記タービン車軸に蒸気の圧
   力差により生じるスラストを低減する蒸気タービンのス
   ラスト低減装置であって、釣合ピストンを備えないター
   ビン車軸を有する高圧タービンと中圧タービンとをそれ
   ぞれの蒸気入口室を対向して直結し、高圧タービンの排
   気室と中圧タービンの排気室または復水器とを連通する
   連絡管と、この連絡管の途中に圧力加減弁および負荷遮
   断指令により開になる止め弁と、高圧タービンの蒸気入
   口室および排気室の蒸気圧力をそれぞれ検出する第１と
   第２の圧力検出器と、中圧タービンの蒸気入口室と排気
   室の蒸気圧力をそれぞれ検出する第３と第４との圧力検
   出器と、第１と第２および第３と第４の圧力検出器から
   の検出圧力から両タービンのスラストを演算してこれら
   のスラストの差分を演算する演算器と、負荷遮断時この
   演算器からのスラストの差分をなくすように前記圧力加
   減弁を制御する調節器とからなることを特徴とする蒸気
   タービンのスラスト低減装置。