JPH0333886B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はタービンケーシングに係り、特に、タ
ービンケーシングの高応力部の範囲を減少せしめ
る鋼板溶接構造のタービンケーシングに関する。

従来、高温高圧蒸気を内包するタービンケーシ
ングは鋳造によつて製作していた。鋳造製の場
合、タービンケーシングのような大型構造物で、
しかも寸法変化が多いために、寸法の変化する部
分には湯回りに関係から、必要以上に肉厚を大に
しなければならないため経済的でない。また、鋳
造によるため、全域にわたり欠陥が生じやすく、
全域に非破壊検査を実施する必要があると共に、
大型構造物であるために検査上の取扱いに労力が
多く、補修作業により品質が一定せずに品質的に
問題がある。さらに、一体構造で鋳造するため
に、厚肉部と薄肉部の拘束状態の相違から高い残
留応力が発生しやすい。

本発明の目的は、高応力が作用する範囲を低減
し、製作作業性に優れたタービンケーシングを提
供することにある。

すなわち本発明は、蒸気配管を備えたタービン
ケーシングの中央部を鋼板製にするとともに、高
圧側が径が小さく、低圧側が径が大きい円錐筒を
上下に分割して形成し、タービンケーシングの端
部を、上下に分割された鋼板からなる鏡板で形成
し、前記円錐筒と前記鏡板とを溶接してシエル部
を形成し、このシエル部に鋼板からなる上下接続
用のフランジ部を溶接してタービンケーシングを
形成するようになし、所期の目的を達成するよう
にしたものである。

以下図示した実施例に基づいて本発明を詳細に
説明する。

第１図は本発明のタービンケーシングの構造を
示している。各部の構成、形状を説明する前に、
まずタービンケーシングの構成及び働きについて
説明する。

ボイラーから導かれた高温高圧蒸気は円錐筒１
に接合された主蒸気管６ａ，６ｂから、タービン
ケーシング内に流入する。円錐筒１の両端部には
鏡板２，３が接合されている。また、円錐筒１の
再熱蒸気室１７の低圧排気室１８側への再熱蒸気
流入のための再熱管１４が接合されている。鏡板
２と円錐筒１から成る高圧排気室１６のシエル部
の上半部には高圧内部ケーシング支持のためのリ
ング１５および下半部には蒸気排出口である排気
管１２が接合されている。一方、鏡板３と円錐筒
１から成る低圧排気室１８には蒸気を抽出するた
めの抽気管１３が下半部に接合されている。低圧
テービン側へ蒸気を導くための排気管１１と鏡板
１０が上半部に接合されている。円筒１の内壁へ
は高圧排気室１６、再熱蒸気室１７および低圧排
気室１８を仕切るためと、それぞれの内部ケーシ
ングを支持するサポートリング４，５が接合され
ている。鏡板２，３の他端部には、外部からの空
気流入防止のための厚肉形状のパツキンリング
８，９がそれぞれ接合され、パツキンリング８，
９の下半部にはシール蒸気の流出入のための蒸気
管１９，２０が接合されている。円錐筒１、鏡板
２、３及びパツキン８，９の端部には、これらを
取りかこむようにフランジ７が接合されている。

一般に蒸気タービンケーシングのように高温高
圧蒸気を内包する構造物は高温（350〜566℃）で
あるため、構造物に対する許容応力は非常に低
く、特に、566℃の胴部（円錐筒に該当する部分）
に対しては、その値は、さらに低くなる。これに
対して、熱及び内圧による応力及び残留応力があ
るが、これらが高応力であると、前述する許容応
力を超えて、破壊を生ずる結果となる。このた
め、高応力をおさえると共に残留応力を低くし、
前述の許容応力より低くおさえて、充分な安全性
をもつたタービンケーシングを提供する必要があ
る。

次に本発明のタービンケーシングの各部の形
状、構造及びケーシングの製作方法について以下
に説明する。

本発明の鋼板製タービンケーシングは、低圧排
気室１６となる鏡板２と排気室１６よりさらに低
い低圧排気室１８の鏡板３とを連結するために、
なだらかな傾斜をもつた円錐台形状の円筒すなわ
ち円錐筒１とした。ここで特に注意すべきこと
は、この円錐筒は圧力の高い側の径が小さく、圧
力の低い径が大きくなるように形成されていると
いうことである。

つぎに、本発明の鋼板製タービンケーシングの
製作手順について述べる。鋼板、円錐筒および排
気管等をもつシエル部とパツキンリングサポート
およびフランジをもつフランジ部を各々別体に製
作し、最後に、別体同志を一体とする。この方法
は、シエル部の各部片が比較的薄板であること、
溶接時の拘束状態が、薄板同志であるので同一で
あること、溶接時の加熱による変形が比較的自由
であることから、高圧力が生じる溶接による残留
応力を小さくすることができる。さらに、シエル
部作製後、フランジ部との溶接はシエル部とフラ
ンジ部の剛性及び拘束が同一レベルとなること、
また、高応力部への溶接時の熱影響がないために
溶接による残留応力が生じない。一方、シエル部
を形成する部片とフランジ部を繰返し溶接してい
く製作方法もあるが、この手法は拘束差の相違に
より、シエル部の変形が拘束されて前に溶接した
シエル部の溶接部の残留応力が高くなり、溶接部
の亀裂を生ずる問題がある。また、シエル部を形
成する部片は前述のように、複数の部片から成つ
ているが、各部片間の溶接は複雑であるために、
シエル部には反転又は回転等が要求され、フラン
ジ部を溶接すると溶接時の作業性が著しく悪くな
る。

以下に製作方法について述べる。

第２図は本発明のタービンケーシングの胴部分
を示したもので、この胴部は円錐台形状の筒に成
形されている。一方、この円錐に設けられる内部
ケーシングを支持するサポートリング４，５は円
板形状に成形され、円錐筒１の内表面側に溶接２
１ｆ，２１ｇで固着される。固着後、円錐筒１の
両端部に設けられる鏡板２，３を鋼板より成形し
て第３図に示すように溶接２１ａ，２１ｂで固着
する。さらに、第４図、第５図は第３図のように
製作したシエル部に排気管１１，１２、主蒸気管
６、排気管１３及び再熱管を溶接２１で固着し
て、シエル部全体を完成させる。

一方、厚板部であるフランジ部はフランジ部片
７ａ〜７ｄとパツキンリング８，９から成る。第
６図は完成されたフランジ部を示す。第７図はフ
ランジ部を形成するパツキンリング８，９の溶接
前の形状を示し、図示のように内側を円形状に加
工する。一方のフランジ部片７ａ〜７ｄは第８図
に示すように台形形状に厚板鋼板より切断し、フ
ランジ部片７ａ〜７ｄをつくり出す。その後、フ
ランジ部片７ａ〜７ｄとフランジ部片７ｃ，７ｄ
をそれぞれ溶接２１ａで固着する。さらに、パツ
キンリング８，９をそれぞれ溶接２１ｂ，２１ｃ
で固着し、フランジ部を完成させる。以上のよう
に、各々別体で製作した後、第９図に示すように
フランジ部７にシエル部を組合せて溶接２１によ
りフランジ部およびシエル部を一体構造とする。

第１０図はケーシング胴部が円筒である従来の
ものと本発明のものとの残留応力を高応力部にて
測定した結果である。この図から全鋼板製で、か
つ胴部が円錐筒である本発明のタービンケーシン
グは、残留応力が従来のものに比べ約1/2と低減
していることがわかる。

両者の内圧作用時の作用応力レベルについて、
上半タービンケーシングを比較してその結果を第
１１図、第１２図に示す。第１１図は従来の鋳鋼
製で円筒のタービンケーシング、第１２図は鋼板
製でケーシング胴部が円錐筒のタービンケーシン
グを示し、高応力の生ずる外表面の応力分布を示
す。図中に示す斜線部は同応力レベルを示す。第
１１図の円筒のタービンケーシングは高応力部が
円筒部に幅広く分布し、前述する再熱蒸気室１７
の壁部と低圧排気室１８の壁部との連結する部分
には、急激な形状変化により、高応力が集中して
いる。一方、第１２図の本発明のタービンケーシ
ングは前述する従来のタービンケーシングに比
べ、同一レベルの応力分布が狭く、形状変化がな
いため、高応力が生じていない。この結果から高
圧側が径の小さい円錐筒１を有する本発明の鋼板
製タービンケーシングは高応力が生じる範囲は狭
く、すぐれた構造であることがわかる。なお図中
１３は抽気管である。

以上説明してきたように本発明によればタービ
ンケーシングの高応力分布域を狭くすると共に残
留応力を少なくおさえることが可能なタービンケ
ーシングを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の鋼板ケーシングの断面図、第
２図は円筒とサポートリングの構造図、第３図は
第２図へ鏡板を取付けた構造図、第４図は第３図
へ部片を溶接した構造図、第５図は第４図の−
矢視断面図、第６図はフランジ部の構造図、第
７図は第６図のパツキンリング図、第８図は第６
図の−矢視断面図、第９図はフランジ部とシ
エル部の溶接図、第１０図は残留応力比較図、第
１１図は従来の鋳造ケーシングの外表面の応力分
布図、第１２図は本発明のタービンケーシングの
外表面の応力分布図である。 １…円筒、２，３…鏡板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 蒸気配管を備えたタービンケーシングの中央
   部を、鋼板製にするとともに高圧側が径が小さ
   く、低圧側が径が大きい円錐筒を上下に分割して
   形成し、前記タービンケーシングの端部を、上下
   に分割された鋼板からなる鏡板で形成し、前記円
   錐筒と前記鏡板とを溶接してシエル部を形成し、
   このシエル部に鋼板からなる上下接続用のフラン
   ジ部を溶接してなるタービンケーシング。