JPH04132805A - 低圧タービンの伸び差制御装置 - 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、高圧タービン、中圧タービン、低圧タービン
からなる蒸気タービン、特に上記タービンがタンデムコ
ンパウンドされる蒸気タービンにおい−て、低圧タービ
ンのロータとケーシングとの伸び差を制御する低圧ター
ビンの伸び差制御装置に関する。

〔従来の技術〕

蒸気タービンは、動翼を備えたロータと、これを囲み、
動翼と翼段落を形成する静翼を備えたケーシングとを備
え、蒸気がケーシング内を流れて翼段落にて膨張仕事を
することによりロータを回転させて動力を発生する。

ところで翼段落における翼間隙間、すなわち静翼と動翼
、及び動翼と静翼との軸方向間隔は蒸気が翼段落を流れ
る際の流れ損失を起こさせ、その隙間には流れ損失を最
小にする最適値があるので、タービン効率の観点から最
適値に選定されるのが本来望ましい。

しかしながら、静止側であるケーシングと回転側である
ロータとでは接触する蒸気温度、熱伝達率、熱伝導率、
熱膨張率、熱容量等の差異により運転条件に依存したケ
ーシングとロータとの熱膨張差、すなわち伸び差が生じ
るので、この伸び差によりケーシングの静翼とロータの
動翼とが接触しないように翼間隙間を選定することが行
なわれている。

特に、高圧、中圧、低圧タービンが一軸上に配置される
タンデムコンパウンドの蒸気タービンにおいては、低圧
タービンには中圧タービンの伸び差が加算されるので、
大きな翼間隙間を設ける必要があるという問題がある。

この問題を解決するため、従来、静翼を備えた内部ケー
シングとこれを囲む外部ケーシングとからなる二重ケー
シング構造の中圧タービンと低圧タービンにおいて、下
記の構造上の対策を施し、伸び差を低減している。

１）基礎に固定された外部ケーシング上に内部ケーシン
グを運転時の暖機状態での伸び差を考慮して軸方向にオ
フセットして設置する。

２）基礎に固定された支持ブロックにオイルレスメタル
を介して支持される支持腕が前後に設けられた低圧ター
ビンの内部ケーシングと中圧タービンの外部ケーシング
とをロッドで軸方向に結合し、中圧タービンの外部ケー
シングの伸びとともに低圧タービンの内部ケーシングを
伸長させる。

〔発明が解決しようとする課題〕

翼間隙間はケーシングとロータとの伸び差に応じてとら
れるが、特に高圧、中圧、低圧タービンがタンデムコン
パウンドされる蒸気タービンの低圧タービンにおいては
前記のような従来方法をとっても伸び差が大きくなり、
このため翼間隙間は最適値より大きくするので、タービ
ン効率を高める点で問題があった。

また、ケーシングの静翼とロータの動翼との翼間隙間を
大きくとった翼列は必然的に長い軸受間距離を必要とす
るため、ケーシングの長大化や車軸の危険速度が低下す
る等の問題が生じる。

本発明の目的は、タンデムコンパウンドの低圧タービン
に生じるケーシングとロータとの伸び差を翼列設計上の
制約にならない値まで小さくして最適値に近づけること
のできる低圧タービンの伸び差制御装置を提供すること
である。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、本発明によれば動翼を備え
るロータと、このロータを囲み、動翼と翼段落を形成す
る静翼を備えるケーシングとを有し、低圧蒸気が翼段落
に流れて仕事をする低圧タービンのロータとケーシング
との運転時の熱膨張による伸び差を制御する低圧タービ
ンの伸び差制御装置において、基礎に固定された支持ブ
ロックに移動自在にケーシングを支持するこのケーシン
グに取付けられた支持腕と、熱膨張によるロータの伸び
を検出する伸び検出器と、熱膨張によるケーシングの伸
びを検出する位置検出器と、伸び検出器による検出伸び
と位置検出器による検出伸びとの伸び差を演真する伸び
差演算器と、この演算器からの伸び差が所定値になるよ
うに支持腕を介してケーシングを移動させる移動手段及
び制御手段とを設けるものとする。

また、上記ケーシングを移動させる移動手段及び制御手
段は、支持腕に固定されたピストンロッドを有し、基礎
に固定された支持ブロックに取付けられた油圧シリンダ
と、この油圧シリンダに圧油の油量を制御して供給する
サーボ弁とを備え、前記伸び演算器からの伸び差と所定
の伸び差の目標値との偏差からサーボ弁により油圧シリ
ンダのピストンロッドの変位を制御するものとする。

また、ケーシングは支持腕に設けられた車輪を介して支
持ブロックに支持するものとする。

〔作用〕

蒸気タービンの運転時、低圧タービンの伸び検出器で検
出されたロータの伸びと位置検出器で検出されたケーシ
ングの伸びとは伸び差演算器に入力されて伸び差が演算
される。そしてこの伸び差が基礎に固定された支持ブロ
ック上を移動自在に設けられたケーシングの支持腕を介
してケーシングを移動させる移動手段及び制御手段によ
り所定値になるように制御される。

上記の移動手段及び制御手段は前記支持腕にロッドが固
定されたピストンロッドを有する油圧シリンダと、この
油圧シリンダのピストンロッドを変位させる圧油の油量
を制御するサーボ弁とを備え、伸び差演算器からの伸び
差と所定の伸び差の目標値との偏差からサーボ弁により
油圧シリンダのピストンロッドを制御して伸び差が目標
値になるように制御する。

なお、支持腕に車輪を取付けて支持ブロック上を移動自
在にすることにより、ケーシングは容易に車輪により支
持腕を介して移動することができる。

〔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油圧シリンダを備えた低
圧タービンの概略構成図、第２Ｆｊ！Ｊは第１図の低圧
タービンの油圧シリンダを備えた部分の破砕斜視図であ
る。第１図、第２図において低圧タービンのロータｌは
動翼２を備え、内部ケーシング３は動翼２と翼段落を形
成する図示しない静翼を備えてロータ１を囲んでいる。

外部ケーシング５は内部ケーシング３を囲み、下部は図
示しない復水器に接続され、内部ケーシング３内の翼段
落を流れて膨張仕事した蒸気が復水器に導かれる。

なお、ロータ１の左側に中圧タービンｌＯ１右側に発電
機１１が接続されている。

外部ケーシング５は基礎に固定され、内部ケーシング３
は基礎に設置された中圧タービン１０側の軸受スタンド
２０に固定されたロータ１の左右両側にある支持ブロッ
ク１２と発電機１１例の図示しない固定台に固定された
ロータ１の左右両側にある支持ブロック１２ａとにオイ
ルレスメタル７を介して内部ケーシング３に取付けられ
た支持腕８．８８により支持されている。

なお、支持腕８．８ａが外部ケーシング５を貫通する個
所には気密を保ち、湾曲可能なダイヤフラム９が設けら
れている。

油圧シリンダ１５はそれぞれ両側の支持ブロック１２に
取付けられ、シリンダ内のピストンに接続されるロッド
１６はそれぞれ内部ケーシング３の両側にそれぞれねし
等により固定され、油圧シリンダ１５に流入する圧油の
油量によりロッド１６を介して内部ケーシング３をオイ
ルレスメタル７上で軸方向に移動させる。

伸び検出器１８は発電機１１側でロータ１の伸びを検出
するように設けられている０位置検出器１９は両側の各
油圧シリンダ１５のロッド１６の変位を検出するように
設けられ、ロッド１６の変位を検出して内部ケーシング
３の伸びを検出する。

このような構成によりタービン運転時ロータ１と内部ケ
ーシング３との熱膨張により伸び差が生じるが、この伸
び差は、伸び検出器１８、ケーシングの両側にある位置
検出器１９にて伸びを検出し、以下述べる伸び差演算器
、電油変換器であるサーボ弁等により油圧シリンダ１５
に供給する圧油の油量を制御することにより所定値に制
御される。

第３図はロータｌと内部ケーシング３との伸び差を所定
量に制御するブロック図である０図に基づいて伸び差を
所定値に制御する方法について説明する。

第３図においてタービンの運転時伸び検出器１８により
検出したロータの伸びの出力信号と位置検出器１９で検
出された内部ケーシング３の伸びの出力信号とが伸び差
演算器２１に入力される。伸び差演算器２１はロータ１
と内部ケーシング３との伸びを減真して伸び差を出力す
る。

伸び差演算器２１からの伸び差の出力信号は加真１２２
に加えられ、翼列設計上の制約とならない範囲で小さく
して流れ損失が小さくなる所定値の伸び差の目標値と比
較され、その偏差がサーボ弁２３に入力される。サーボ
弁２３にては前記偏差によりサーボ弁２３が制御されて
油圧シリンダ１５に供給する圧油の油量を制御してピス
トンロッドを動かし、内部ケーシング３を移動させる。

この際サーボ弁２２は伸び差演算器２１からの伸び差と
目標値との偏差がな（なるように油圧シリンダ１５のピ
ストンロッドの変位を制御する。したがって内部ケーシ
ング３は油圧シリンダ１５のピストンロッドの変位によ
り伸び差が所定値になる位置にくるように制御される。

なお、上記の制御系はロータ１の両側にある油圧シリン
ダごとに設けられ、各加算器２２には同一の目標値が入
力され、伸び差演算器にはそれぞれの油圧シリンダのピ
ストンロッドの変位とロータの伸びとが入力されて伸び
差が演算される。

本実施例では支持ブロック１２と支持腕８との移動部は
オイルレスメタルを使用しているが第４図に示すように
支持腕８に車輪３０を設けてもよい。

本実施例ではサーボ弁、油圧シリンダにより内部ケーシ
ングを移動させているが、支持腕８，８ａにラックを設
け、また支持ブロック１２．１２ａにビニオンを取付け
、とニオンの回転をステップモータにより行なって内部
ケーシングを移動させるラックピニオン式にしてもよい
。

また、支持腕を可動子側とし、支持ブロックを固定子側
として内部ケーシングを移動させるリニヤモータ式にし
てもよい。

〔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、低圧
タービンの運転時熱膨張によるロータとケーシングとの
伸び差を、ケーシングを移動させる移動手段及び制御手
段、そしてこれらの手段としてサーボ弁と油圧シリンダ
とを設け、サーボ弁により伸び差が所定値になるように
油圧シリンダを制御して内部ケーシングの移動量を制御
することにより、伸び差は所定値に＠御されるので、運
転時、低圧タービンの静翼と動翼との翼間隙間を翼列設
計上の制約にならない範囲で小さくして最適値に近づけ
ることができ、このためタービン効率を高め、また軸受
間距離を短かくすることができ、このためケーシングの
長大化やロータの危険速度の低下を防ぐという効果があ
る。

また、内部ケーシングは支持腕に設けられた車輪を介し
て支持ブロックに支持されるので、内部ケーシングの移
動はより滑らかに行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例による伸び差制御装置を備えた
低圧タービンの概略構成図、第２図は第１図の油圧シリ
ンダを備えた部分の破砕斜視図、第３図は第１図の伸び
差制御装置のブロック図、第４図は本発明の異なる実施
例による伸び差制御装置を備えた低圧タービンの部分概
略構成図である。 ｌ：ロータ、２：動翼、３；内部ケーシング、５：外部
ケーシング、８．８ａ：支持腕、１２．１２ａ：支持ブ
ロック、１５；油圧シリンダ、１８：伸び検出器、１９
：位置検出器、２１：伸び差演算器、怠：サーボ弁。 代１ンー升埋土山口　雇 Ｌ−」 第２図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）動翼を備えるロータと、このロータを囲み、動翼と
   翼段落を形成する静翼を備えるケーシングとを有し、低
   圧蒸気が翼段落に流れて仕事をする低圧タービンのロー
   タとケーシングとの運転時の熱膨張による伸び差を制御
   する低圧タービンの伸び差制御装置において、基礎に固
   定された支持ブロックに移動自在にケーシングを支持す
   るこのケーシングに取付けられた支持腕と、熱膨張によ
   るロータの伸びを検出する伸び検出器と、熱膨張による
   ケーシングの伸びを検出する位置検出器と、伸び検出器
   による検出伸びと位置検出器による検出伸びとの伸び差
   を演算する伸び差演算器と、この演算器からの伸び差が
   所定値になるように支持腕を介してケーシングを移動さ
   せる移動手段及び制御手段とを設けたことを特徴とする
   とする低圧タービンの伸び差制御装置。 ２）請求項１記載の、低圧タービンの伸び差制御装置に
   おいて、ケーシングを移動させる移動手段及び制御手段
   は、支持腕に固定されたピストンロッドを有し、基礎に
   固定された支持ブロックに取付けられた油圧シリンダと
   、この油圧シリンダに圧油の油量を制御して供給するサ
   ーボ弁とを備え、前記伸び差演算器からの伸び差と所定
   の伸び差の目標値との偏差からサーボ弁により油圧シリ
   ンダのピストンロッドの変位を制御することを特徴とす
   る低圧タービンの伸び差制御装置。 ３）請求項１記載の低圧タービンの伸び差制御装置にお
   いて、ケーシングは支持腕に設けられた車輪を介して支
   持ブロックに支持したことを特徴とするする低圧タービ
   ンの伸び差制御装置。