JPH04231604A - 蒸気タービン及びその運転方法 - Google Patents
蒸気タービン及びその運転方法Info
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- JPH04231604A JPH04231604A JP3132837A JP13283791A JPH04231604A JP H04231604 A JPH04231604 A JP H04231604A JP 3132837 A JP3132837 A JP 3132837A JP 13283791 A JP13283791 A JP 13283791A JP H04231604 A JPH04231604 A JP H04231604A
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Classifications
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D9/00—Stators
- F01D9/02—Nozzles; Nozzle boxes; Stator blades; Guide conduits, e.g. individual nozzles
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/14—Form or construction
- F01D5/141—Shape, i.e. outer, aerodynamic form
-
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Fluid Mechanics (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Control Of Turbines (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【発明の分野】本発明は、蒸気タービンに関し、特に部
分流入運転の際に使用する制御段ノズル羽根の改良に関
するものである。
分流入運転の際に使用する制御段ノズル羽根の改良に関
するものである。
【０００２】
【関連技術の説明】蒸気タービンの静翼及び動翼は複数
の列又は段となって配列されている。通常、ある所定の
列の羽根は互いに同じである。
の列又は段となって配列されている。通常、ある所定の
列の羽根は互いに同じである。
【０００３】各静翼又は動翼の翼状部もしくは羽根部分
は、前縁と、後縁と、凹状表面と、凸状表面とを含んで
いる。特定の翼列に共通の翼状部の形状は、タービン内
の他の翼列の翼状部形状とは異なっている。同様に、設
計もしくは構造が異なる２つのタービンは同一形状の翼
状部を有していない。翼状部の形状における構造的な違
いのために、翼状部の空力特性、応力分布、運転時の温
度及び固有振動に有意な変化が生ずる。また、これ等の
変化は、翼状部もしくは羽根の形状開発前に一般に測定
される境界条件（タービン入口温度、圧縮機圧力比及び
エンジン速度）内での翼の運転寿命を決定する。
は、前縁と、後縁と、凹状表面と、凸状表面とを含んで
いる。特定の翼列に共通の翼状部の形状は、タービン内
の他の翼列の翼状部形状とは異なっている。同様に、設
計もしくは構造が異なる２つのタービンは同一形状の翼
状部を有していない。翼状部の形状における構造的な違
いのために、翼状部の空力特性、応力分布、運転時の温
度及び固有振動に有意な変化が生ずる。また、これ等の
変化は、翼状部もしくは羽根の形状開発前に一般に測定
される境界条件（タービン入口温度、圧縮機圧力比及び
エンジン速度）内での翼の運転寿命を決定する。
【０００４】隣接する２つの制御段ノズル羽根が、図１
に符号１０及び１２で総括的に示されている。各ノズル
羽根は、凸状の吸込側表面１４、１６と、反対側にある
凹状の圧力側表面１８、２０とを有する。また、各ノズ
ル羽根は、前縁２２、２４と、後縁２６、２８を有する
。後縁２６と吸込側表面１６との間の直線距離は“スロ
ート”開口と呼ばれており、符号３０で示されている。 “ピッチ”とは隣接する羽根もしくは翼の後縁間の距離
であり、これは、符号３２で示されている。羽根のゲー
ジは、ピッチに対するスロートの比であり、これは、羽
根の設計において重要なパラメータである。
に符号１０及び１２で総括的に示されている。各ノズル
羽根は、凸状の吸込側表面１４、１６と、反対側にある
凹状の圧力側表面１８、２０とを有する。また、各ノズ
ル羽根は、前縁２２、２４と、後縁２６、２８を有する
。後縁２６と吸込側表面１６との間の直線距離は“スロ
ート”開口と呼ばれており、符号３０で示されている。 “ピッチ”とは隣接する羽根もしくは翼の後縁間の距離
であり、これは、符号３２で示されている。羽根のゲー
ジは、ピッチに対するスロートの比であり、これは、羽
根の設計において重要なパラメータである。
【０００５】夜間のように、ピークから外れた電力の低
需要時には、蒸気タービンを全出力で運転する必要はな
いが、規定の回転速度は維持しておかねばならない。そ
のように維持するために、蒸気タービンは、蒸気流入の
ための複数個の円弧状部分を有するように一般に設計さ
れている。例えば、図２に概略的に示したように、蒸気
室は４つの部分即ち４つの円弧状部分３６、３８、４０
及び４２に分けられていて、各円弧状部分に調速弁もし
くは加減弁４４、４６、４８及び５０が設けられている
。これ等の加減弁は、全出力の運転中は開いていて、蒸
気が各ノズル室に入るようになっている（円弧状部分は
１つ以上のノズル室を備えうる）。
需要時には、蒸気タービンを全出力で運転する必要はな
いが、規定の回転速度は維持しておかねばならない。そ
のように維持するために、蒸気タービンは、蒸気流入の
ための複数個の円弧状部分を有するように一般に設計さ
れている。例えば、図２に概略的に示したように、蒸気
室は４つの部分即ち４つの円弧状部分３６、３８、４０
及び４２に分けられていて、各円弧状部分に調速弁もし
くは加減弁４４、４６、４８及び５０が設けられている
。これ等の加減弁は、全出力の運転中は開いていて、蒸
気が各ノズル室に入るようになっている（円弧状部分は
１つ以上のノズル室を備えうる）。
【０００６】しかし、低需要時には、１つのノズル室或
は小グループのノズル室を介して蒸気が流入するのを許
容する必要があるにすぎない。例えば、加減弁４４は開
位置にしておくことができるが、加減弁４６、４８及び
５０は閉じていて、タービンに入る蒸気の全てがノズル
室の円弧状部分３６を介して流入するようになっている
。この点で、タービンは“部分流入運転”で作動してい
ると言うことができ、この場合、円弧状部分３６は主流
入円弧状部分を表している。
は小グループのノズル室を介して蒸気が流入するのを許
容する必要があるにすぎない。例えば、加減弁４４は開
位置にしておくことができるが、加減弁４６、４８及び
５０は閉じていて、タービンに入る蒸気の全てがノズル
室の円弧状部分３６を介して流入するようになっている
。この点で、タービンは“部分流入運転”で作動してい
ると言うことができ、この場合、円弧状部分３６は主流
入円弧状部分を表している。
【０００７】第１列の静翼５２は制御段ノズル羽根と呼
ばれている。ノズル羽根の後縁は、特に主流入円弧状部
分においては、部分負荷運転中に大きな圧力負荷にさら
されるので、欠け落ち及び侵食を受ける。換言すれば、
ただ一つの蒸気室が蒸気入口を与えているので、制御段
のノズル羽根は大きな圧力差を受ける。この圧力負荷に
起因して損傷が生じると、もっと頻繁に羽根の交換もし
くは修理が必要となるため、保守コストがもっと高くつ
くことになる。
ばれている。ノズル羽根の後縁は、特に主流入円弧状部
分においては、部分負荷運転中に大きな圧力負荷にさら
されるので、欠け落ち及び侵食を受ける。換言すれば、
ただ一つの蒸気室が蒸気入口を与えているので、制御段
のノズル羽根は大きな圧力差を受ける。この圧力負荷に
起因して損傷が生じると、もっと頻繁に羽根の交換もし
くは修理が必要となるため、保守コストがもっと高くつ
くことになる。
【０００８】本発明の目的は、全保守コストを低減する
ことが可能な制御段ノズル羽根の構造を提供することで
ある。
ことが可能な制御段ノズル羽根の構造を提供することで
ある。
【０００９】本発明の別の目的は、特に主流入円弧状部
分におけるノズル羽根の後縁の欠け落ち及び侵食を防止
することである。
分におけるノズル羽根の後縁の欠け落ち及び侵食を防止
することである。
【００１０】本発明のこれ等の目的及びその他の目的は
、円周方向に配置された複数個の円弧状部分に分割され
ており、該円弧状部分の少なくとも１つが蒸気流入の主
流入円弧状部分であるノズル羽根の列を備え、各ノズル
羽根が、後縁と、前縁と、圧力側表面と、吸込側表面と
を有し、少なくとも前記蒸気流入の主流入円弧状部分に
おける前記ノズル羽根の後縁が残りのノズル羽根よりも
肉厚となっている、蒸気タービンによって達成される。
、円周方向に配置された複数個の円弧状部分に分割され
ており、該円弧状部分の少なくとも１つが蒸気流入の主
流入円弧状部分であるノズル羽根の列を備え、各ノズル
羽根が、後縁と、前縁と、圧力側表面と、吸込側表面と
を有し、少なくとも前記蒸気流入の主流入円弧状部分に
おける前記ノズル羽根の後縁が残りのノズル羽根よりも
肉厚となっている、蒸気タービンによって達成される。
【００１１】本発明の別の側面によると、部分流入運転
で蒸気タービンを運転する方法は、蒸気流入のための少
なくとも主流入円弧状部分におけるノズル羽根の後縁を
肉厚にして、残りのノズル羽根の後縁と比較してより厚
くしている。
で蒸気タービンを運転する方法は、蒸気流入のための少
なくとも主流入円弧状部分におけるノズル羽根の後縁を
肉厚にして、残りのノズル羽根の後縁と比較してより厚
くしている。
【００１２】本発明のノズル羽根に関する上述の特徴及
び利点並びにその他の特徴及び利点は、以下の詳細な説
明及び図面から明らかになるであろう。
び利点並びにその他の特徴及び利点は、以下の詳細な説
明及び図面から明らかになるであろう。
【００１３】
本発明は、図２の円弧状部分３６のような少なくとも主
流入円弧状部分のノズル羽根であって、その後縁が残り
の円弧状部分におけるノズル羽根の後縁と比較して厚く
なっているノズル羽根１０、１２を提供している。同じ
列の羽根に異なる形状を与えることは従来の慣行に逆ら
っているが、後縁を厚くしたことによる各段の効率低下
は、侵食或は欠け落ちによるノズル羽根の品質低下を防
いでタービン性能や保守コストを改良することによる利
点で十分に補われる。
流入円弧状部分のノズル羽根であって、その後縁が残り
の円弧状部分におけるノズル羽根の後縁と比較して厚く
なっているノズル羽根１０、１２を提供している。同じ
列の羽根に異なる形状を与えることは従来の慣行に逆ら
っているが、後縁を厚くしたことによる各段の効率低下
は、侵食或は欠け落ちによるノズル羽根の品質低下を防
いでタービン性能や保守コストを改良することによる利
点で十分に補われる。
【００１４】改変した後縁の形状は図３に示されている
。本発明による新規な後縁は、符号２６ａ、２８ａで図
示され、また、従来の後縁は仮想線で図示されている。
。本発明による新規な後縁は、符号２６ａ、２８ａで図
示され、また、従来の後縁は仮想線で図示されている。
【００１５】厚い後縁を与えたら、スロート開口及びピ
ッチを一定に保つことによって、ノズルの出口を通る流
れの分布を一様に維持しなければならない。そのように
維持するため、主流入円弧状部分の羽根における曲率半
径を大きくしている。図３に示すように、後縁の厚さは
、吸込側表面１４及び１６に沿った曲率半径を大きくす
ることによって、スロート開口３０或はピッチ３２を変
えることなく厚くされている。曲率半径の増大は点Ｂか
ら延びる表面部分で始まり、この点Ｂでスロート開口３
０が後縁まで計測される。図３において、通常の後縁の
厚さと、吸込側表面が曲率半径に関して増大されている
後縁の厚さとを比較することができる。厚い後縁を有す
る羽根は、それにも拘わらず残りの羽根と同一のスロー
ト開口及びピッチを有する。
ッチを一定に保つことによって、ノズルの出口を通る流
れの分布を一様に維持しなければならない。そのように
維持するため、主流入円弧状部分の羽根における曲率半
径を大きくしている。図３に示すように、後縁の厚さは
、吸込側表面１４及び１６に沿った曲率半径を大きくす
ることによって、スロート開口３０或はピッチ３２を変
えることなく厚くされている。曲率半径の増大は点Ｂか
ら延びる表面部分で始まり、この点Ｂでスロート開口３
０が後縁まで計測される。図３において、通常の後縁の
厚さと、吸込側表面が曲率半径に関して増大されている
後縁の厚さとを比較することができる。厚い後縁を有す
る羽根は、それにも拘わらず残りの羽根と同一のスロー
ト開口及びピッチを有する。
【００１６】低需要期のように蒸気を部分流入して蒸気
タービンを運転する時、円弧状部分３６が主流入円弧状
部分となるように、加減弁４６、４８及び５０が閉弁さ
れ、加減弁４４が開弁状態に保持される。円弧状部分３
６の羽根は厚い後縁を備えていて、部分流入運転による
大きな圧力負荷に耐える。円弧状部分の羽根が厚い後縁
を備えている場合にこの円弧状部分を一旦主流入円弧状
部分とすると、蒸気タービンは、部分流入運転の時には
この円弧状部分３６のみにより運転しなければならない
。
タービンを運転する時、円弧状部分３６が主流入円弧状
部分となるように、加減弁４６、４８及び５０が閉弁さ
れ、加減弁４４が開弁状態に保持される。円弧状部分３
６の羽根は厚い後縁を備えていて、部分流入運転による
大きな圧力負荷に耐える。円弧状部分の羽根が厚い後縁
を備えている場合にこの円弧状部分を一旦主流入円弧状
部分とすると、蒸気タービンは、部分流入運転の時には
この円弧状部分３６のみにより運転しなければならない
。
【００１７】別の円弧状部分に厚い後縁を有する羽根を
設けることは可能であるが、主流入円弧状部分としたも
のだけに厚い後縁を与えることが好ましい。
設けることは可能であるが、主流入円弧状部分としたも
のだけに厚い後縁を与えることが好ましい。
【００１８】当業者にとっては幾多の改変及び変更が可
能であるから、本発明の精神及び範囲内に入るそれ等の
改変及び変更は、本発明の特許請求の範囲に含まれる。
能であるから、本発明の精神及び範囲内に入るそれ等の
改変及び変更は、本発明の特許請求の範囲に含まれる。
【図１】既知の設計による２つの隣接ノズル羽根を示す
断面図。
断面図。
【図２】４つの流入円弧状部分を示す蒸気タービンの概
要図。
要図。
【図３】本発明による２つの隣接ノズル羽根を示す断面
図。
図。
１０ ノズル羽根
１２ ノズル羽根
１４ 吸込側表面
１６ 吸込側表面
１８ 圧力側表面
２０ 圧力側表面
２２ 前縁
２４ 前縁
２６ａ 後縁
２８ａ 後縁
３６ 円弧状部分（主流入円弧状部分）
３８ 円弧状部分 ４０ 円弧状部分 ４２ 円弧状部分
３８ 円弧状部分 ４０ 円弧状部分 ４２ 円弧状部分
Claims (2)
- 【請求項１】円周方向に配置された複数個の円弧状部分
に分割されており、該円弧状部分の少なくとも１つが蒸
気流入の主流入円弧状部分であるノズル羽根の列を備え
、各ノズル羽根が、後縁と、前縁と、圧力側表面と、吸
込側表面とを有し、少なくとも前記蒸気流入の主流入円
弧状部分における前記ノズル羽根の後縁が残りのノズル
羽根よりも肉厚となっている、蒸気タービン。 - 【請求項２】円周方向に配置された複数個の円弧状部分
に分割されており、各円弧状部分が、同円弧状部分への
蒸気の供給を制御するための加減弁を有している蒸気タ
ービンを運転する方法であって、前記複数個の円弧状部
分のうちの１つ又は１群を蒸気流入の主流入円弧状部分
とし、該蒸気流入の主流入円弧状部分のノズル羽根に、
残りのノズル羽根の後縁と比較して肉厚の後縁を与え、
前記蒸気流入の主流入円弧状部分を除く全ての加減弁を
閉じて、前記蒸気タービンを部分流入運転で作動する、
蒸気タービンの運転方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US534565 | 1990-06-07 | ||
| US07/534,565 US5080558A (en) | 1990-06-07 | 1990-06-07 | Control stage nozzle vane for use in partial arc operation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04231604A true JPH04231604A (ja) | 1992-08-20 |
| JPH0776521B2 JPH0776521B2 (ja) | 1995-08-16 |
Family
ID=24130605
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3132837A Expired - Lifetime JPH0776521B2 (ja) | 1990-06-07 | 1991-06-04 | 蒸気タービン及びその運転方法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5080558A (ja) |
| JP (1) | JPH0776521B2 (ja) |
| KR (1) | KR100228927B1 (ja) |
| CN (1) | CN1027093C (ja) |
| CA (1) | CA2044027A1 (ja) |
| ES (1) | ES2044747B1 (ja) |
| IT (1) | IT1305886B1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US7755785B2 (en) | 1996-05-14 | 2010-07-13 | Ricoh Company, Ltd. | Image forming apparatus |
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| US8292567B2 (en) * | 2006-09-14 | 2012-10-23 | Caterpillar Inc. | Stator assembly including bleed ports for turbine engine compressor |
| EP2157287A1 (en) | 2008-08-22 | 2010-02-24 | ALSTOM Technology Ltd | Multifrequency control stage for improved dampening of excitation factors |
| US8739539B2 (en) * | 2010-11-08 | 2014-06-03 | Dresser-Rand Company | Alternative partial steam admission arc for reduced noise generation |
| DE102011006658A1 (de) * | 2011-04-01 | 2012-02-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Wirkungsgraderhöhung einer Regelstufe einer Gleichdruckturbine |
| US20140286758A1 (en) * | 2013-03-19 | 2014-09-25 | Abb Turbo Systems Ag | Nozzle ring with non-uniformly distributed airfoils and uniform throat area |
| DE102015224283A1 (de) * | 2015-12-04 | 2017-06-08 | MTU Aero Engines AG | Leitschaufelcluster für eine Strömungsmaschine |
| US20210062657A1 (en) * | 2019-08-30 | 2021-03-04 | General Electric Company | Control stage blades for turbines |
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| US3699623A (en) * | 1970-10-20 | 1972-10-24 | United Aircraft Corp | Method for fabricating corrosion resistant composites |
| JPS5420207A (en) * | 1977-07-15 | 1979-02-15 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | Construction for preventing dust of axial flow turbine |
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| JPS6483803A (en) * | 1987-09-25 | 1989-03-29 | Hitachi Ltd | Structure for arranging steam stationary blade |
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1990
- 1990-06-07 US US07/534,565 patent/US5080558A/en not_active Expired - Lifetime
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1991
- 1991-05-17 IT IT1991MI001355A patent/IT1305886B1/it active
- 1991-06-04 JP JP3132837A patent/JPH0776521B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1991-06-05 KR KR1019910009277A patent/KR100228927B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1991-06-05 CN CN91103864A patent/CN1027093C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1991-06-06 CA CA002044027A patent/CA2044027A1/en not_active Abandoned
- 1991-06-06 ES ES09101369A patent/ES2044747B1/es not_active Expired - Fee Related
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| US7952744B2 (en) | 1996-05-14 | 2011-05-31 | Ricoh Company, Ltd. | Controlling a configuration of an image forming apparatus |
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Also Published As
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|---|---|
| JPH0776521B2 (ja) | 1995-08-16 |
| ITMI911355A1 (it) | 1992-11-17 |
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