JPH05106405A - Steam turbine nozzle - Google Patents
Steam turbine nozzleInfo
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- JPH05106405A JPH05106405A JP26667291A JP26667291A JPH05106405A JP H05106405 A JPH05106405 A JP H05106405A JP 26667291 A JP26667291 A JP 26667291A JP 26667291 A JP26667291 A JP 26667291A JP H05106405 A JPH05106405 A JP H05106405A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は蒸気タービンノズルに係
り、特に中空静翼に貫通スリットを設けて動翼の侵蝕防
止や性能低下を防ぐようにした蒸気タービンノズルに関
する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a steam turbine nozzle, and more particularly to a steam turbine nozzle in which a hollow stationary blade is provided with a through slit so as to prevent erosion and performance deterioration of a moving blade.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般に、火力用蒸気タービンの低圧最終
段近傍や地熱タービン、原子力タービンの大部分のター
ビン段落においては、作動流体の蒸気が多数の水滴を含
む湿り蒸気となっている。したがって、このような湿り
蒸気で作動するタービン段落では、蒸気中の水滴が動翼
に衝突するため、動翼が侵蝕を受ける場合がある。特
に、最終段動翼は、翼長が大きく回転速度も高い上、蒸
気湿り度が最も大きい状況下にあるため、水滴による侵
蝕を受け易く、タービンの信頼性の面から問題となる。2. Description of the Related Art Generally, in the vicinity of a low-pressure final stage of a steam turbine for thermal power, or in most turbine stages of a geothermal turbine or a nuclear turbine, the working fluid steam is wet steam containing many water droplets. Therefore, in such a turbine stage that operates with wet steam, the water droplets in the steam may collide with the moving blades, and thus the moving blades may be eroded. In particular, since the final stage rotor blade has a large blade length and a high rotation speed and is in the condition of the highest steam wettability, it is easily corroded by water droplets, which poses a problem in terms of turbine reliability.
【０００３】ここで、最終段動翼の侵蝕に大きく関与す
るのは、ノズル通路部内の湾曲面で曲がり切れずにノズ
ル膜側表面に付着した水滴である。このノズル表面に付
着した水滴は水膜となり、蒸気流によりノズル表面に伝
わってノズル後縁部に押し流され、ノズル後縁部より再
び水滴となって蒸気中に流出する。ノズル後縁部より流
出する水滴は、通路部内で形成された水滴と比較して約
１００〜１００００倍程度となり、水滴径としては２０
〜２００μｍ程度にもなる。この粗大化した水滴は、最
終段動翼を侵蝕し、かつノズル後縁から流出した水滴を
蒸気流が加速させることに伴う加速損失や、動翼に衝突
する水滴が動翼回転方向と逆方向から流入することに伴
う制動損失等を発生させ、タービンの性能を低下させる
ことになる。Here, the water droplets, which are not easily bent by the curved surface in the nozzle passage portion and adhere to the nozzle film side surface, are significantly involved in the erosion of the final stage moving blade. The water droplets adhering to the nozzle surface form a water film, are transmitted to the nozzle surface by the steam flow, and are swept away to the trailing edge portion of the nozzle, and again become water droplets from the trailing edge portion of the nozzle and flow into the steam. The water droplets flowing out from the trailing edge portion of the nozzle are about 100 to 10000 times as large as the water droplets formed in the passage portion, and the water droplet diameter is 20.
It becomes about 200 μm. This coarsened water droplet erodes the final stage rotor blade and accelerates the loss due to the vapor flow accelerating the water droplet flowing out from the nozzle trailing edge, and the water droplet colliding with the rotor blade is in the opposite direction to the rotor blade rotation direction. This causes braking loss and the like accompanying the inflow from the turbine, and reduces the performance of the turbine.
【０００４】そこで一部は、例えば特開昭４９−９５２
２号公報に示されているように、ノズルを中空として内
部を低圧にし、翼面に設けたスリットによりドレンを吸
い込むようにした蒸気タービンノズルが提案されてい
る。Therefore, some of them are disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 49-952
As disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2 (1994), a steam turbine nozzle has been proposed in which the nozzle is hollow, the inside pressure is low, and the drain is sucked by a slit provided on the blade surface.
【０００５】図５は、この種の従来の蒸気タービンノズ
ルを示すもので、図中、符号１は内部に中空部２が形成
されたノズルであり、このノズル１の翼面には、水膜を
吸い込むためのスリット装置３，４が設けられている。FIG. 5 shows a conventional steam turbine nozzle of this type. In the figure, reference numeral 1 is a nozzle having a hollow portion 2 formed therein, and a water film is formed on the blade surface of the nozzle 1. Slit devices 3 and 4 for sucking in are provided.
【０００６】各スリット装置３，４は、複数のスリット
３ａ，４ａを径方向に所定間隔をおいて一列状に配した
第１のスリット列と、複数のスリット３ｂ，４ｂを径方
向に所定間隔をおいて一列状に配した第２のスリット列
とから構成されており、第１のスリット列と第２のスリ
ット列との間には、蒸気タービンの軸方向に所定の間隔
が設けられ、かつ第１のスリット列のスリット３ａ，４
ａと第２のスリット列３ｂ，４ｂとは、径方向に位置が
相互にずれている。そして、これらのスリット装置３，
４は、ノズル１の翼面上を流れる水膜を吸い込んで中空
部２に導き、図示しない所定の低圧部に排出するように
なっている。Each of the slit devices 3 and 4 has a first slit row in which a plurality of slits 3a and 4a are arranged in a row at a predetermined interval in the radial direction and a plurality of slits 3b and 4b in a predetermined interval in the radial direction. And a second slit row arranged in a line in a row, and a predetermined gap is provided in the axial direction of the steam turbine between the first slit row and the second slit row, And the slits 3a, 4 of the first slit row
The positions of a and the second slit rows 3b and 4b are displaced from each other in the radial direction. And these slit devices 3,
4 sucks a water film flowing on the blade surface of the nozzle 1, guides it to the hollow portion 2, and discharges it to a predetermined low-pressure portion (not shown).
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】従来の蒸気タービンノ
ズルにおいて、ノズル翼面上を流れる水膜の流動状況に
ついては、例えばM.J.MOORE,P.SCULPHER氏により、“CO
NDITIONS PRODUSINGCONCENTRATED EROSION IN LARGE ST
EAM TURBINS”（Proc Inatn Mech Engrs 1969-1970,Vol
184 Pt3G）中で開示されている。図６はノズル翼面上
の水膜の流動状況を示す。Regarding the flow condition of the water film flowing on the nozzle blade surface in the conventional steam turbine nozzle, for example, according to MJ MOORE, P.SCULPHER, "CO
NDITIONS PRODUSING CONCENTRATED EROSION IN LARGE ST
EAM TURBINS ”(Proc Inatn Mech Engrs 1969-1970, Vol
184 Pt3G). FIG. 6 shows the flow state of the water film on the nozzle blade surface.
【０００８】図６に示すように、ノズル１の前縁部に付
着した水膜５は、翼半径方向中央部（ＰＣＤ）近傍位置
から、矢印６，７のように上下両方向に流れる。そのう
ち、ノズル外壁８に向った流れは、ノズル外壁８に沿っ
て下流に流れる水膜５ａと、ズル外壁８に向かう途中で
下流に流れる水膜５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅとに分かれ
る。また、ＰＣＤ部からノズル根元部９に向った流れ
は、その途中で水膜５ｆ，５ｇ，５ｈに分かれて下流に
流れる。As shown in FIG. 6, the water film 5 attached to the front edge of the nozzle 1 flows from the vicinity of the blade radial center (PCD) in both up and down directions as shown by arrows 6 and 7. Among them, the flow toward the nozzle outer wall 8 is divided into a water film 5a flowing downstream along the nozzle outer wall 8 and water films 5b, 5c, 5d, 5e flowing downstream on the way to the slur outer wall 8. In addition, the flow from the PCD portion toward the nozzle root portion 9 is divided into water films 5f, 5g, and 5h on the way and flows downstream.
【０００９】ところで、上記１０の侵蝕が顕著に発生す
る部分は、図６に符号１１で示す背側前縁部である。こ
れは、侵蝕と動翼１０の回転速度とが密接な関係にある
ことを示唆しており、以下、図７を参照してこれを説明
する。By the way, the portion where the above-mentioned erosion 10 is remarkable occurs is the back side front edge portion shown by reference numeral 11 in FIG. This suggests that the erosion and the rotating speed of the moving blade 10 have a close relationship, which will be described below with reference to FIG. 7.
【００１０】図７は、図６のVII −VII 線断面図であ
り、図中、ノズル１より流出する蒸気は、速度Ｃｓで流
出している。ノズル翼面上を流れる水膜５は、ノズル後
縁部１２にて粗大な水滴１３となって流出する。このと
きの水滴１３の速度は、蒸気速度Ｃｓの約１／１０〜１
／５の速度Ｃｄであり、この速度Ｃｄで流出した水滴１
３は、動翼１０の周速度Ｕとの合成速度Ｗｄにて動翼１
０に流入する。すなわち、水滴速度Ｃｄは小さいため
に、動翼１０に対して周速度Ｕにほぼ等しい速度で動翼
１０の背側前縁部１１に衝突するように流入しているこ
とになる。そして、動翼１０先端部の背側前縁部１１に
侵蝕が顕著に発生する原因は、動翼１０先端部におい
て、周速度Ｕが高く、しかも水滴合成速度Ｗｄも高くな
り、動翼１０に衝突するエネルギが大きくなるなるため
であると考えられる。FIG. 7 is a sectional view taken along the line VII-VII of FIG. 6, in which the steam flowing out of the nozzle 1 flows out at a velocity Cs. The water film 5 flowing on the nozzle blade surface flows out as coarse water droplets 13 at the nozzle trailing edge portion 12. The velocity of the water droplets 13 at this time is about 1/10 to 1 of the vapor velocity Cs.
The velocity Cd is / 5, and the water droplets 1 flowing out at this velocity Cd
3 is a rotor blade 1 at a combined velocity Wd with the peripheral velocity U of the rotor blade 10.
It flows into 0. That is, since the water drop velocity Cd is small, it flows into the moving blade 10 so as to collide with the back side front edge portion 11 of the moving blade 10 at a speed substantially equal to the peripheral speed U. The cause of significant erosion of the dorsal front edge portion 11 at the tip of the moving blade 10 is that the peripheral velocity U is high and the water droplet synthesizing speed Wd is also high at the leading end of the moving blade 10. It is considered that this is because the energy of collision increases.
【００１１】このように、動翼１０の侵蝕を促進させる
のは、動翼１０の先端部に衝突する粗大な水滴１３であ
る。そして、この水滴１３を形成するノズル１表面の水
膜５は、図６の水膜５の流動状況からも明らかなよう
に、ＰＣＤ部より上部に位置する水膜５ａ，５ｂ，５
ｃ，５ｄ，５ｅである。As described above, it is the coarse water droplets 13 that collide with the tip of the moving blade 10 that promote the erosion of the moving blade 10. The water film 5 on the surface of the nozzle 1 forming the water droplets 13 is, as is clear from the flow state of the water film 5 in FIG. 6, the water films 5a, 5b, 5 located above the PCD portion.
c, 5d and 5e.
【００１２】このノズル１翼面上での水膜５の流れは、
ノズル１の翼面上の圧力分布とノズル１の翼面上での蒸
気流とに依存している。図８は、ノズル翼面上における
圧力分布を示しており、横軸は軸方向距離、縦軸は翼面
分布である。図中、符号Ｉ，IIは破線で示すノズル１の
半径方向断面位置を示す。The flow of the water film 5 on the blade surface of the nozzle 1 is
It depends on the pressure distribution on the blade surface of the nozzle 1 and the vapor flow on the blade surface of the nozzle 1. FIG. 8 shows the pressure distribution on the nozzle blade surface, where the horizontal axis is the axial distance and the vertical axis is the blade surface distribution. In the drawing, reference numerals I and II indicate radial cross-sectional positions of the nozzle 1 indicated by broken lines.
【００１３】図８に示すように、半径方向Ｉ位置での翼
面圧力は、小さい半径位置であるII位置での翼面圧力に
比較し、ある同軸方向距離の腹側位置において、ΔＰだ
け大きくなっている。すなわち、両者間には、ΔＰの圧
力差が生じている。この圧力差ΔＰは、軸方向位置にお
いて大きさが変換し、軸方向下流にいくに従って、ノズ
ル腹側翼面上を流れる水膜を、より小さい半径方向に向
ける力となる。As shown in FIG. 8, the blade surface pressure at the radial I position is larger than the blade surface pressure at the II position, which is a small radial position, by ΔP at the ventral side position of a certain coaxial distance. Is becoming That is, there is a pressure difference of ΔP between them. The pressure difference ΔP is changed in magnitude at the axial position, and becomes a force for directing the water film flowing on the nozzle abdominal surface toward the smaller radial direction as it goes downstream in the axial direction.
【００１４】一方、ノズル１の翼面上に沿って流れてい
る水膜は、ノズル通路部内を流れる蒸気流により剪断力
を受け、蒸気流れ方向に向う力を受ける。さらに、軸方
向下流にいくに従って蒸気流は速度を増すため、水膜は
より大きな剪断力を受けることになる。この圧力差ΔＰ
と剪断力との合成により、水膜はノズル１の翼面上にお
いて、流れ角を変化させながら軸方向下流側に流出して
いくことになる。On the other hand, the water film flowing along the blade surface of the nozzle 1 receives a shearing force due to the steam flow flowing in the nozzle passage portion, and receives a force directed in the steam flow direction. Furthermore, the steam flow increases in velocity in the axially downstream direction, so that the water film is subjected to a larger shear force. This pressure difference ΔP
Due to the combination of the shear force and the shearing force, the water film flows out on the blade surface of the nozzle 1 to the downstream side in the axial direction while changing the flow angle.
【００１５】一般に、火力用蒸気タービンの低圧最終段
近傍における水膜の流動は、翼高さ位置と蒸気流の速度
とによって決定される。それは、前述のような圧力差Δ
Ｐとの剪断力とにより、水膜が力の平衡状態を保ってい
るからである。このため、観察結果により得られる水膜
の流動状況では有効なデータとなる。Generally, the flow of the water film in the vicinity of the low pressure final stage of the steam turbine for thermal power is determined by the blade height position and the speed of the steam flow. It is the pressure difference Δ as described above.
This is because the water film maintains a force equilibrium state due to the shearing force with P. Therefore, it is effective data in the flow condition of the water film obtained from the observation result.
【００１６】図５に、ＰＣＤ部より上部での水膜の流動
状況を矢印で示すように、水膜５ａは、ノズル外壁８の
傾斜角度θswと同等の角度で軸方向下流側へと流れてい
き、水膜５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅは、軸方向下流側へ向
かうに連れて流れ角度を変化させ、半径方向位置を変え
ながら流出する。As shown by the arrows in FIG. 5, the flow of the water film above the PCD portion is indicated by an arrow, and the water film 5a flows downstream in the axial direction at an angle equivalent to the inclination angle θsw of the outer wall 8 of the nozzle. Then, the water films 5b, 5c, 5d, 5e change their flow angles toward the downstream side in the axial direction, and flow out while changing their radial positions.
【００１７】ここで、ノズル１の翼面上を流れる水膜５
ａ，ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅを吸い込むべく設けられたス
リット装置３は、流れ角度の変化の小さな水膜５ａ，５
ｂ，５ｃに関しては吸い込むことができる配列となって
いるが、流れ角度の変化が大きい水膜５ｄ，５ｅに関し
ては、スリット３ａの列とスリット３ｂの列との軸方向
間隙を、図５に示すように通り抜けてしまう。そして、
スリット装置３を通り抜けた水膜５ｄ，５ｅは、ノズル
１の翼面上を通ってノズル後縁１４から粗大な水滴１３
となって、動翼１０（図６参照）へ流出していき、動翼
１０を侵蝕することになる。Here, the water film 5 flowing on the blade surface of the nozzle 1
The slit device 3 provided to suck a, b, 5c, 5d, 5e is a water film 5a, 5 having a small change in flow angle.
Although b and 5c are arranged so that they can be sucked in, FIG. 5 shows the axial gap between the row of slits 3a and the row of slits 3b for the water films 5d and 5e where the change in flow angle is large. I will pass through. And
The water films 5d and 5e that have passed through the slit device 3 pass over the blade surface of the nozzle 1 and then the coarse water droplets 13 from the nozzle trailing edge 14.
As a result, they flow out to the moving blade 10 (see FIG. 6) and erode the moving blade 10.
【００１８】本発明は、上述した事情を考慮してなされ
たもので、ノズル翼面上を流れる水膜を確実に吸い込ん
で動翼の侵蝕を防止し、タービン性能を向上させること
ができる蒸気タービンノズルを提供することを目的とす
る。The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and a steam turbine capable of reliably sucking a water film flowing on the nozzle blade surface to prevent the blade from being eroded and improving turbine performance. It is intended to provide a nozzle.
【００１９】[0019]
【課題を解決するための手段】本発明に係る蒸気タービ
ンノズルは、上記課題を解決するためになされたもの
で、内部に、低圧部と連通する中空部を形成するととも
に、翼面に、水膜を吸い込むためのスリット列を軸方向
に複数列設け、各スリット列は、複数のスリットを径方
向に所定間隔で一列状に配して構成し、かつ隣接するス
リット列の相互のスリットを、径方向に位置をずらした
蒸気タービンノズルにおいて、隣接するスリット列の軸
方向の間隔と隣接するスリット列の相互のスリットが径
方向に重なり合う長さとから求められる対角線の傾き角
度を、ノズル外壁面の傾き角度の１／２以上としたもの
である。The steam turbine nozzle according to the present invention has been made to solve the above-mentioned problems. A hollow portion communicating with a low pressure portion is formed inside, and a water turbine is formed on the blade surface. Slit rows for sucking the film are provided in a plurality of rows in the axial direction, each slit row is configured by arranging a plurality of slits in a row at predetermined intervals in the radial direction, and mutual slits of adjacent slit rows, In a steam turbine nozzle that is displaced in the radial direction, the inclination angle of the diagonal line obtained from the axial distance between the adjacent slit rows and the length in which the mutual slits of the adjacent slit rows overlap in the radial direction The inclination angle is 1/2 or more.
【００２０】[0020]
【作用】本発明に係る蒸気タービンノズルにおいては、
隣接するスリット列の軸方向の間隔をＬ、隣接するスリ
ット列の相互のスリットが径方向に重なり合う長さを
ｌ、ノズルの外壁面の傾き角度をθswとしたときに、 t
an-1ｌ／Ｌの値が、傾き角度θswの値の１／２以上に設
定されている。このため、隣接するスリット列の軸方向
間隙を通り抜ける水膜を、ノズルの中空部内に確実に吸
い込むことができ、動翼の侵蝕防止およびタービンの性
能低下を防止することが可能となる。In the steam turbine nozzle according to the present invention,
When the axial distance between adjacent slit rows is L, the length of mutual slits in adjacent slit rows in the radial direction is l, and the inclination angle of the outer wall surface of the nozzle is θsw, t
The value of an −1 l / L is set to ½ or more of the value of the tilt angle θsw. Therefore, the water film that passes through the axial gap between the adjacent slit rows can be reliably sucked into the hollow portion of the nozzle, and it is possible to prevent the erosion of the moving blade and the deterioration of the performance of the turbine.
【００２１】[0021]
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１ないし図４を
参照して説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
【００２２】図１は、本発明に係る蒸気タービンノズル
の一例を示すもので、図中、符号１は内部に中空部２が
形成されたノズルであり、このノズル１の翼面には、水
膜を吸い込むためのスリット装置３，４がそれぞれ設け
られている。FIG. 1 shows an example of a steam turbine nozzle according to the present invention. In the figure, reference numeral 1 is a nozzle having a hollow portion 2 formed therein, and the blade surface of this nozzle 1 is Slit devices 3 and 4 for sucking the membrane are respectively provided.
【００２３】各スリット装置３，４は、図１に示すよう
に、複数のスリット３ａ，４ａを径方向に所定間隔で一
列状に配した第１のスリット列と、複数のスリット３
ｂ，４ｂを径方向に所定間隔で一列状に配した第２のス
リット列とから構成される。第１のスリット列と第２の
スリット列との間には、図２に示すように、軸方向に所
定の間隔Ｌが設けられ、かつ第１のスリット列のスリッ
ト３ａ，４ａと第２のスリット列のスリット３ｂ，４ｂ
とは、径方向に位置がずれている。そして、スリット３
ａ，４ａとスリット３ｂ，４ｂとは、図２に示すように
長さｌで径方向に重なり合っている。As shown in FIG. 1, each of the slit devices 3 and 4 includes a first slit row in which a plurality of slits 3a and 4a are arranged in a row at a predetermined interval in the radial direction, and a plurality of slits 3.
and a second slit row in which b and 4b are arranged in a row at a predetermined interval in the radial direction. As shown in FIG. 2, a predetermined gap L is provided in the axial direction between the first slit row and the second slit row, and the slits 3a and 4a of the first slit row and the second slit row are provided. Slits 3b, 4b of the slit row
And are displaced in the radial direction. And slit 3
The slits 3a and 4a and the slits 3b and 4b have a length 1 and overlap each other in the radial direction, as shown in FIG.
【００２４】中空部２は、図示しないタービン段落出口
や復水器等のノズル１出口よりも圧力の低い部分と接続
されており、ノズル１の翼面上を流れる水膜５は、スリ
ット装置３，４から吸い込まれて中空部２に導かれ、前
記低圧部に排出されるようになっている。The hollow portion 2 is connected to a portion having a lower pressure than the outlet of the nozzle 1 such as a turbine stage outlet (not shown) or a condenser (not shown). The water film 5 flowing on the blade surface of the nozzle 1 is formed by the slit device 3. , 4 are guided to the hollow portion 2 and discharged to the low pressure portion.
【００２５】図１および図２において、符号８はノズル
外壁であり、その傾き角度はθswに設定されている。そ
して、間隔Ｌと長さｌとで求められる対角線傾き角度
と、この傾き角度θswとは、次式の関係が成立するよう
に設定される。In FIGS. 1 and 2, reference numeral 8 is an outer wall of the nozzle, the inclination angle of which is set to θsw. Then, the diagonal inclination angle obtained by the interval L and the length 1 and this inclination angle θsw are set so that the relationship of the following equation is established.
【００２６】[0026]
【数１】１／２・θsw≦ tan-1ｌ／Ｌ 本実施例においては、対角線傾き角度 tan-1ｌ／Ｌは、
水膜５の流れ角度θよりも大きな角度に設定されてい
る。## EQU00001 ## 1 / 2.theta.sw ≦ tan -1 l / L In this embodiment, the diagonal tilt angle tan -1 l / L is
The angle is set to be larger than the flow angle θ of the water film 5.
【００２７】なお、図１において、符号５ａ，５ｂ，５
ｃ，５ｄ，５ｅは、ノズル前縁部に付着した水膜５が下
流に分散して流れる際の方向を示すもので、符号５ａ
は、ノズル外壁８に沿って下流に流れる水膜を、また符
号５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅはノズル外壁８に向かう途中
で下流に流れる水膜をそれぞれ示している。次に、本実
施例の作用について説明する。まず、ノズル１の翼面上
を流れる水膜５の流れ角度θと対角線傾き角度との関係
を、図３および図４を参照して説明する。In FIG. 1, reference numerals 5a, 5b, 5
Reference numerals 5a, 5d, and 5e indicate directions in which the water film 5 attached to the front edge portion of the nozzle is dispersed and flows downstream.
Indicates a water film flowing downstream along the nozzle outer wall 8, and reference numerals 5b, 5c, 5d, 5e indicate water films flowing downstream on the way to the nozzle outer wall 8. Next, the operation of this embodiment will be described. First, the relationship between the flow angle θ of the water film 5 flowing on the blade surface of the nozzle 1 and the diagonal inclination angle will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
【００２８】図３は、ノズル１の翼面上の圧力Ｐの分布
を示すものである。ノズル１の内部に中空部２を形成
し、この中空部２を所定の低圧部と連通した場合、中空
部２の内部圧力はＰｉとなる。ノズル１の翼面上の圧力
分布は、図３に曲線で示されている。このノズル１の翼
面上の圧力と、中空部２の内部圧力Ｐｉとの圧力差によ
り水膜を中空部２の内部に吸い込むためには前記圧力差
がある程度以上必要となり、また必要以上の圧力差があ
ると蒸気も一緒に吸い込み、タービン性能が低下するた
め、上限の圧力差も限定される。FIG. 3 shows the distribution of the pressure P on the blade surface of the nozzle 1. When the hollow portion 2 is formed inside the nozzle 1 and this hollow portion 2 communicates with a predetermined low pressure portion, the internal pressure of the hollow portion 2 becomes Pi. The pressure distribution on the blade surface of the nozzle 1 is shown as a curve in FIG. Due to the pressure difference between the pressure on the blade surface of the nozzle 1 and the internal pressure Pi of the hollow portion 2, the above pressure difference needs to be above a certain level in order to suck the water film into the inside of the hollow portion 2, and more than the required pressure. If there is a difference, steam will also be sucked in and the turbine performance will drop, so the upper limit pressure difference is also limited.
【００２９】ここで、下限の圧力差ΔＰｂを確保する圧
力Ｐｂを有する翼面上の軸方向距離をＡｂ、上限の圧力
差ΔＰｔを確保する圧力Ｐｔを有する翼面上の軸方向距
離をＡｔとしたとき、ノズル１の翼面上に設けられるス
リットは、翼面上の軸方向距離ＡｂからＡｔの間に存在
する。Here, the axial distance on the blade surface having the pressure Pb that secures the lower limit pressure difference ΔPb is Ab, and the axial distance on the blade surface having the pressure Pt that secures the upper limit pressure difference ΔPt is At. At this time, the slit provided on the blade surface of the nozzle 1 exists between the axial distance Ab and At on the blade surface.
【００３０】一方、図１の翼面上を流動する水膜は、図
１に符号５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅで示すように、
半径方向位置や軸方向位置の変化に伴い、流れ角度で変
化する。On the other hand, the water film flowing on the blade surface in FIG. 1 is, as shown by reference numerals 5a, 5b, 5c, 5d and 5e in FIG.
The flow angle changes as the radial and axial positions change.
【００３１】図４は、ノズル翼面上の水膜の流動状況の
観察結果をグラフ化したものであり、横軸に流れ角度θ
とノズル外壁の傾き角度θswとの比（流れ角度比）をと
り、縦軸にノズル半径方向の中央部（ＰＣＤ）より高い
翼高さ方向位置Ｈをとって示している。また、軸方向位
置の相違による流れ角度θの変化を示すために、パラメ
ータとしてスリットの存在する軸方向距離位置Ａｂ，Ａ
ｔをとっている。FIG. 4 is a graph showing the results of observation of the flow condition of the water film on the nozzle blade surface, with the horizontal axis representing the flow angle θ.
And the inclination angle θsw of the nozzle outer wall (flow angle ratio), and the vertical axis indicates the blade height direction position H higher than the central portion (PCD) in the nozzle radial direction. Further, in order to show the change of the flow angle θ due to the difference in the axial position, the axial distance positions Ab and A where the slits exist as parameters.
is taking t.
【００３２】ここで、水膜の流動状況を説明すると、水
膜は、翼高さ位置が高いほど流れ角度比も大きく、翼高
さ位置が低い程小さくなっている（流れ角度比の正負
は、図２中に示す＋，−の向きの流れ角度を持っている
場合で区別している。すなわち、流れ角度比が正の場合
は上向き、負の場合は下向きとなっている）。Here, the flow condition of the water film will be described. The water film has a larger flow angle ratio as the blade height position is higher, and is smaller as the blade height position is lower (the flow angle ratio is positive or negative). , And the flow angles in the + and-directions shown in Fig. 2 are distinguished from each other, that is, when the flow angle ratio is positive, the flow angle is upward, and when the flow angle ratio is negative, the flow angle is downward.
【００３３】また、軸方向距離位置がノズル後縁に近い
程、翼高さより低い部分では流れ角度比が大きくなって
いる。すなわち、ノズル外壁近傍においては、水膜は外
壁に沿って上向きで流れており、ＰＣＤ近傍における水
膜は、下向きの方向に流れながら下流に向かうに従って
徐々に軸方向に流れ角が向いている。Further, as the axial distance position is closer to the trailing edge of the nozzle, the flow angle ratio becomes larger in the portion lower than the blade height. That is, in the vicinity of the outer wall of the nozzle, the water film flows upward along the outer wall, and in the vicinity of the PCD, the water film gradually flows in the downward direction while gradually flowing in the axial direction toward the downstream.
【００３４】このような観察結果により、従来ノズルに
おいて、隣接するスリット軸方向間隔を抜けていく水膜
を、スリットに吸い込むためには、隣接するスリット軸
方向間隔と径方向の重なり合う部分の長さとから求めら
れる対角線の傾き角度を、水膜の流れ角度より大きくす
ることにより達成できることは明らかである。From the above observation results, in the conventional nozzle, in order to suck the water film passing through the interval between the adjacent slits in the slit direction into the slit, the distance between the adjacent slits in the axial direction and the length of the overlapping portion in the radial direction are determined. Obviously, it can be achieved by making the angle of inclination of the diagonal line obtained from (1) larger than the flow angle of the water film.
【００３５】したがって、従来ノズルにおいて吸い込め
なかった水膜の翼高さ位置は、水膜の流れ角度の変化の
大きいＰＣＤ近傍であるため、隣接するスリットの対角
線傾き角度は、図４に示す流れ角度比の分布より、−
０．５以下の値となるように設定すればよいことにな
る。Therefore, since the blade height position of the water film that could not be sucked by the conventional nozzle is near the PCD where the flow angle of the water film changes greatly, the diagonal inclination angle of the adjacent slits is the flow shown in FIG. From the distribution of angle ratio, −
It should be set so that the value is 0.5 or less.
【００３６】換言すれば、隣接するスリット列の軸方向
の間隔をＬ、両スリット列のスリット相互の径方向の重
なり合う長さをｌとした場合、スリット端を結ぶ対角線
の傾き角度 tan-1ｌ／Ｌを、ノズル外壁の傾き角度θsw
の１／２以上の大きさとすればよいことになる。In other words, when the axial interval between the adjacent slit rows is L and the radial overlapping length of the slit rows of both slit rows is l, the inclination angle tan -1 l of the diagonal line connecting the slit ends. / L is the inclination angle of the outer wall of the nozzle θsw
The size should be 1/2 or more.
【００３７】しかして、スリット端を結ぶ対角線の傾き
角度 tan-1ｌ／Ｌは、図１に符号５ｄ，５ｅで示す水膜
の流れ角度よりも大きくなり、したがって、これらの水
膜５ｄ，５ｅも確実にスリット３ａ，３ｂに導くことが
でき、水膜５ｄ，５ｅがスリット３ａ，３ｂ間を通り抜
けるのを防止することができる。However, the inclination angle tan −1 l / L of the diagonal line connecting the slit ends is larger than the flow angles of the water films 5d and 5e shown in FIG. 1, and therefore these water films 5d and 5e. Can be surely guided to the slits 3a and 3b, and the water films 5d and 5e can be prevented from passing through between the slits 3a and 3b.
【００３８】[0038]
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、隣
接するスリット列の軸方向の間隔と隣接するスリット列
の相互のスリットが径方向に重なり合う長さとから求め
られる対角線の傾き角度を、ノズル外壁面の傾き角度の
１／２以上としたので、ノズル翼面上を流れる水膜を確
実にスリットに吸い込むことができ、動翼の侵蝕防止お
よびタービンの性能低下を防止することができる。As described above, according to the present invention, the angle of inclination of the diagonal line obtained from the axial distance between the adjacent slit rows and the length in which the mutual slits of the adjacent slit rows overlap in the radial direction, Since the inclination angle of the outer wall surface of the nozzle is set to 1/2 or more, the water film flowing on the nozzle blade surface can be surely sucked into the slit, and it is possible to prevent erosion of the moving blade and deterioration of the performance of the turbine.
【図１】本発明に係る蒸気タービンノズルの一実施例を
示す要部構成図。FIG. 1 is a main part configuration diagram showing an embodiment of a steam turbine nozzle according to the present invention.
【図２】図１の要部拡大図。FIG. 2 is an enlarged view of a main part of FIG.
【図３】ノズル翼面の圧力分布を示すグラフ。FIG. 3 is a graph showing the pressure distribution on the nozzle blade surface.
【図４】ノズル翼面上を流動する水膜の動きを示すグラ
フ。FIG. 4 is a graph showing the movement of a water film flowing on the nozzle blade surface.
【図５】従来の蒸気タービンノズルを示す要部構成図。FIG. 5 is a main part configuration diagram showing a conventional steam turbine nozzle.
【図６】ノズル翼面上を流動する水膜の動きを示す説明
図。FIG. 6 is an explanatory view showing the movement of a water film flowing on the nozzle blade surface.
【図７】図６のVII −VII 線拡大断面図。7 is an enlarged sectional view taken along line VII-VII of FIG.
【図８】ノズル翼面上の圧力分布を示すグラフ。FIG. 8 is a graph showing pressure distribution on the nozzle blade surface.
【符号の説明】 １ ノズル ２ 中空部 ３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂ スリット ５ 水膜 ８ ノズル外壁[Explanation of symbols] 1 nozzle 2 hollow part 3a, 3b, 4a, 4b slit 5 water film 8 nozzle outer wall
Claims (1)
するとともに、翼面に、水膜を吸い込むためのスリット
列を軸方向に複数列設け、各スリット列は、複数のスリ
ットを径方向に所定間隔で一列状に配して構成し、かつ
隣接するスリット列の相互のスリットを、径方向に位置
をずらした蒸気タービンノズルにおいて、隣接するスリ
ット列の軸方向の間隔と隣接するスリット列の相互のス
リットが径方向に重なり合う長さとから求められる対角
線の傾き角度を、ノズル外壁面の傾き角度の１／２以上
としたことを特徴とする蒸気タービンノズル。1. A hollow portion communicating with a low-pressure portion is formed inside, and a plurality of slit rows for sucking a water film are axially provided on the blade surface, and each slit row has a plurality of slits. In a steam turbine nozzle that is configured by arranging in a row at predetermined intervals in a row, and the mutual slits of adjacent slit rows are displaced in the radial direction, the slits that are adjacent to the axial spacing of the adjacent slit rows A steam turbine nozzle characterized in that a diagonal angle obtained from a length in which slits in a row overlap each other in a radial direction is set to 1/2 or more of a diagonal angle of a nozzle outer wall surface.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26667291A JP2883757B2 (en) | 1991-10-16 | 1991-10-16 | Steam turbine nozzle |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26667291A JP2883757B2 (en) | 1991-10-16 | 1991-10-16 | Steam turbine nozzle |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05106405A true JPH05106405A (en) | 1993-04-27 |
| JP2883757B2 JP2883757B2 (en) | 1999-04-19 |
Family
ID=17434093
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26667291A Expired - Fee Related JP2883757B2 (en) | 1991-10-16 | 1991-10-16 | Steam turbine nozzle |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2883757B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014025443A (en) * | 2012-07-30 | 2014-02-06 | Hitachi Ltd | Steam turbine and steam turbine stator vane |
| JP2014040803A (en) * | 2012-08-23 | 2014-03-06 | Hitachi Ltd | Stator blade structure of steam turbine, and steam turbine |
| EP2708699A1 (en) | 2012-09-14 | 2014-03-19 | Hitachi Ltd. | Steam turbine stationary blade and steam turbine |
-
1991
- 1991-10-16 JP JP26667291A patent/JP2883757B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014025443A (en) * | 2012-07-30 | 2014-02-06 | Hitachi Ltd | Steam turbine and steam turbine stator vane |
| JP2014040803A (en) * | 2012-08-23 | 2014-03-06 | Hitachi Ltd | Stator blade structure of steam turbine, and steam turbine |
| EP2708699A1 (en) | 2012-09-14 | 2014-03-19 | Hitachi Ltd. | Steam turbine stationary blade and steam turbine |
| KR20140035811A (en) * | 2012-09-14 | 2014-03-24 | 가부시키가이샤 히타치세이사쿠쇼 | Steam turbine stationary blade and steam turbine |
| JP2014055577A (en) * | 2012-09-14 | 2014-03-27 | Hitachi Ltd | Steam turbine stator blade and steam turbine |
| US9598964B2 (en) | 2012-09-14 | 2017-03-21 | Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. | Steam turbine stationary blade and steam turbine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2883757B2 (en) | 1999-04-19 |
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