JPH04124407A - 蒸気タービンの径方向間隙調整装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、蒸気タービンの回転部と静止部との径方向間
隙を調整する装置に係り、特に蒸気タービンの径方向間
隙の調整を、タービン運転中に行なうことができる蒸気
タービンの径方向間隙調整装置に関する。

（従来の技術） 一般に、蒸気タービンは、使用蒸気条件により高圧ター
ビン、中圧タービンおよび低圧タービンに区別される。

蒸気タービンのケーシングは、高温、高圧蒸気を内封す
る構造となっているため、圧力差および温度差を軽減す
る必要から二重ケーシング構造が採られており、また、
使用蒸気条件によって、ケーシングを構成する材料が使
い分けられ、比較的高温、高圧蒸気に晒される高圧およ
び中圧ケーシングには、一般に高温強度に優れた鋳鋼品
が使用され、高圧・中圧で膨張した後の圧力が低下した
蒸気が通過する低圧ケーシングは、−殻構造用炭素鋼あ
るいはボイラ炭素鋼等を用いた鋼板溶接構造となってい
る。

第３図および第４図は、従来のこの種の蒸気り−ビンを
示すもので、図中、符号１は外部ケーシングであり、こ
の外部ケーシングｌには、内部ケーシング２が内蔵され
ているとともに、この内部ケーシング２の内側には、第
３図および第５図に示すように、蒸気のエネルギを回転
体に伝えるノズルダイアフラム３が設けられている。ま
た、内部ケーシング２内には、複数枚の動翼４を備えた
ロータ５が配置され、回転エネルギを発生させるように
なっている。

このように構成された低圧タービンの外部ケーシング１
と内部ケーシング２の固定方法は、各種キーによって行
なわれるが、特に運転中の間隙で重要となる回転部と静
止部との径方向間隙に関する内部ケーシング２の支持方
法は、第４図に示すように、外部ケーシング１の支持部
６に、内部ケーシング２の水平部７を載せることで位置
決めを行ない、この支持部６の基準として径方向の間隙
を決定している。

（発明が解決しようとする課題） ところで、低圧タービンは、比較的圧力の低い蒸気の下
で使用されるが、真空の圧力まで蒸気が膨張するため比
体積が大きくなり、ケーシングの容積としては、高圧お
よび内圧ケーシングに比べてかなり大形の溶接構造物と
なる。また低圧ケーシングは、その圧力条件によって内
部ケーシング２は内圧を受ける構造であり、また外部ケ
ーシング１は、内側が真空状態となるため、内部ケシン
グ２の重量に加えて真空荷重をも受ける構造となってい
る。このため、外部ケーシング１には、真空荷重に対し
て剛性を持たせるようなリブを配置したり、あるいは内
部ケーシング２を支持する部分の剛性を向上させるとと
もに、溶接完了後には、溶接による熱歪を除去するため
に熱処理を施している。

しかしながら、希に長時間の運転後に、温度および真空
荷重の影響によると考えられる外部ケーシング１の支持
部６の沈下現象が見られることがあり、この場合には、
外部ケーシング１の支持部６で支持されている内部ケー
シング２が、支持部６の沈下量と同量だけ全体的に下方
へ移動することになる。

そこで従来は、第４図に示すように、外部ケーシング１
の支持部６に上下方向の調整用シム８を挿入して内部ケ
ーシング２を持ち上げる方法を採っているが、タービン
運転中に外部ケーシング１の支持部６に過大な沈下が生
じた場合には、第５図に示すように、内部ケーシング２
に内蔵されたノズルダイアフラム３と動翼４およびロー
タ５との径方向間隙の余裕がなくなり、回転部と静止部
との間で接触が生じ、過大な軸振動が発生するとともに
、ロータ５に永久曲がりが生じるおそれがある。そして
この場合には、タービンを分解してロータ５を取り出し
、曲がり直しのための修正加工を行なう必要がある。

タービン運転中に、このような接触を防止する方法とし
ては、真空調整等を行なうことが考えられるが、この方
法による接触防止効果はそれほど大きくなく、また真空
を変化させる場合は、その操作と安定までにかなりの時
間が必要なため、その間に軸振動が急激に増加してし振
動許容値を超え、タービンを停止せざるを得ないことも
ある。

本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、蒸
気タービンの回転部と静止部との径方向の間隙を、容易
かつ確実に、しかもタービン運転中でも同等支障なく調
整することができ、運転中の接触を未然に防止すること
ができる蒸気タービンの径方向間隙調整装置を提供する
ことを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明に係る蒸気タービンの径方向間隙調整装置は、前
記目的を達成するために、回転部を内蔵する内部ケーシ
ングと、この内部ケーシングを内包する外部ケーシング
とを備えた蒸気タービンにおいて、前記内部ケーシング
に、外部ケーシングを貫通する支持アームを突設すると
ともに、この支持アームを、外部ケーシングの外側位置
で駆動装置により駆動して内部ケーシングの上下位置を
調節可能とし、かつ前記外部ケーシングの支持アーム貫
通部に、外部ケーシング内への大気流入を阻止するシー
ル装置を設けたものである。

（作用） 本発明に係る蒸気タービンの径方向間隙調整装置におい
ては、外部ケーシングの外側に位置する駆動装置を駆動
することにより、支持アームを介して内部ケーシングの
上下位置調節が可能となる。このため、タービン運転中
であっても、回転部と静止部との径方向間隙を調整でき
、回転部と静止部との接触を未然に防止することが可能
となる。

（実施例） 以下、本発明に係る蒸気タービンの径方向間隙調整装置
の一実施例について添付図面を参照して説明する。

第１図は本発明に係る蒸気タービンの径方向間隙調整装
置の一例として、低圧タービンに適用した場合を示すも
ので、図中、符号１は外部ケーシングであり、この外部
ケーシング１には、内部ケーシング２が内蔵されている
。内部ケーシング２内には、回転エネルギを発生させる
ためのロータ５等が収容されている。

各ケーシング１，２は、第１図に示すように、上下の二
分割構造になっており、内部ケーシング２の下半ケース
両側部には、水平方向に延びて外部ケーシング１を貫通
する支持アーム１１がそれぞれ突設されている。

これら各支持アーム１１の外部ケーシング１の外側位置
は、第１図に示すように、油圧等の駆動装置１２でそれ
ぞれ支持されており、これらの駆動装置１２の駆動によ
り、支持アーム１１を介し内部ケーシング２の上下位置
を調節できるようになっている。

一方、前記外部ケーシング１の支持アーム１１貫通部分
には、大気の外部ケーシング内への流入を防止するため
、大気とのシールを行なう方法として一般的に軸シール
等に用いられている蒸気シール装置１３が設けられてい
る。すなわち、この蒸気シール装置１３は、第１図に示
すように、支持アーム１１に設けられたシールフィン１
４と、このシールフィン１４にシール蒸気を供給するシ
ール蒸気配管工５とを備えており、このシール蒸気配管
１５を介しシールフィン１４にシール蒸気を供給するこ
とにより、大気の外部ケーシング１内への流入が阻止さ
れ、外部ケーシング１内の真空が維持されるようになっ
ている。

次に、本実施例の作用について説明する。

一般に、蒸気タービンの径方向間隙は、タービン運転中
の各部の挙動を想定し、それに必要なマージンあるいは
類似機種の実績等を考慮して、性能低下とならない必要
最小間隙に設定される。このため、通常の運転状態では
、回転部と静止部との接触はほとんど見られることがな
い。

ところが、蒸気タービンの運転中に、過渡的な運転条件
の変化や蒸気条件の変化等が起こった場合には、ケーシ
ングの変形等が、当初予測に対して大きくなることが考
えられ、また、長時間の運転後に、熱影響によってケー
シングが局部的に変形することも考えられる。そして、
このような場合には、部分的に接触に至ることが予想さ
れる。

そこで本実施例では、タービン運転中に接触の徴候が見
られたならば、各駆動装置１２を駆動するようにしてい
る。そして、この駆動により、支持アーム１１を介して
内部ケーシング２が上下方向に移動する。

内部ケーシング２が上下方向に移動すると、内部ケーシ
ング２内に設けられている静止部の構造物、すなわちノ
ズルダイアフラム３（第５図参照）も、内部ケーシング
２と同じ量だけ動くことになる。このため、回転部であ
る動翼４およびロータ５（第５図参照）と、静止部であ
るノズルダイアフラム３との径方向間隙を調整すること
が可能となる。

しかして、タービン運転中であっても、同等支障なく回
転部と静止部との径方向間隙を調整すこるとができ、し
かも従来の真空調整等と異なり、機械的な駆動装置１２
により調整できるので、迅速かつ正確に間隙調整を行な
うことができる。

第２図は、本発明の第２実施例を示すもので、回転部と
静止部との径方向間隙を常時計測・監視し、この信号に
基づき、径方向間隙調整を自動的に行なわせるようにし
たものである。

内部ケーシング２の内側にノズルダイアフラム３が設け
られ、このノズルダイアフラム３には、第２図に示すよ
うに、ロータ５に固設した動翼４先端のシュラウド２１
との間隙を常時計測・監視するセンサ２２が設置されて
いる。このセンサ２２の検出信号は、データ処理装置２
３に入力されて解析されるようになっている。このデー
タ処理装置２３は、前記解析結果に基づき駆動装置１２
を制御し、事前に間隙調整を行なうようになっている。

なお、その他の点については、前記第１実施例と同一構
成となっており、作用も同一である。

しかして、蒸気タービンの回転部と静止部とが接触する
前に、径方向間隙の調整が行なわれるので、より高い信
頼性が得られ、しかも自動制御であるので、操作が容易
である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、外部ケーシングの外側に
位置する駆動装置を駆動させることにより、内部ケーシ
ングが上下方向に移動するので、タービン運転中であっ
ても、回答支障なく回転部と静止部との径方向間隙を調
整することができる。

しかも、機械的な駆動装置により調整されるので、迅速
かつ正確な調整が可能となり、急激な運転状態の変化等
により接触が発生した場合でも充分対処でき、過大な軸
振動の発生および増加によるタービン停止を防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係る蒸気タービンの径方
向間隙調整装置を示す断面図、第２図は本発明の第２実
施例を示す第１図相当図、第３図は蒸気タービンの全体
構成を示す断面図、第４図は従来の径方向間隙調整方法
を示す説明図、第５図は径方向間隙が調整される回転部
と静止部との関係を示す説明図である。 １・・・外部ケーシング、２・・・内部ケーシング、３
・・・ノズルダイアフラム、４・・・動翼、５・・・ロ
ータ、１１・・・支持アーム、１２・・・駆動装置、１
３・・・蒸気シール装置、 １４・・・シールフィン、 １５・・・シール 蒸気配管、 ２２・・・センサ、 ２３・・・データ処理装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 回転部を内蔵する内部ケーシングと、この内部ケーシン
   グを内包する外部ケーシングとを備えた蒸気タービンに
   おいて、前記内部ケーシングに、外部ケーシングを貫通
   する支持アームを突設するとともに、この支持アームを
   、外部ケーシングの外側位置で駆動装置により駆動して
   内部ケーシングの上下位置を調節可能とし、かつ前記外
   部ケーシングの支持アーム貫通部に、外部ケーシング内
   への大気流入を阻止するシール装置を設けたことを特徴
   とする蒸気タービンの径方向間隙調整装置。