JPH05202702A - Casing exhaust chamber cooling device of steam turbine - Google Patents

Casing exhaust chamber cooling device of steam turbine

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JPH05202702A
JPH05202702A JP1535092A JP1535092A JPH05202702A JP H05202702 A JPH05202702 A JP H05202702A JP 1535092 A JP1535092 A JP 1535092A JP 1535092 A JP1535092 A JP 1535092A JP H05202702 A JPH05202702 A JP H05202702A
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turbine
spray
exhaust
cooling
steam turbine
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Akira Oda
亮 織田
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Toshiba Corp
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Abstract

PURPOSE:To operate a steam turbine power generating facility with a low load continuously so as to improve reliability of a turbine apparatus. CONSTITUTION:In the casing exhaust chamber cooling device 16 of a steam turbine 10, a spray device 17 for cooling an exhaust range and a spray device 18 for cooling a turn-up range are respectively provided in the casing exhaust chamber 15 of the steam turbine 10. When the steam turbine 10 is operated with a low load, only spray device 17 for cooling the exhaust range is operated.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は低負荷での連続運転を可
能にした蒸気タービン発電設備に係り、特に蒸気タービ
ン発電設備に備えられる蒸気タービンのケーシング排気
室冷却装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a steam turbine power generation facility capable of continuous operation under a low load, and more particularly to a casing exhaust chamber cooling device for a steam turbine provided in the steam turbine power generation facility.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、常時フルパワー運転される原子力
発電プラントの増加に伴い、火力発電プラントのミドル
運用化が進み、このミドル運用化に伴って火力発電プラ
ントは夜間低負荷で連続運転を行なわなければならない
状況にある。
2. Description of the Related Art In recent years, as the number of nuclear power plants that are constantly operated at full power has increased, the thermal power plants have been operating in the middle. There is a situation that must be met.

【0003】ところで、火力発電プラントを低負荷運転
する場合、蒸気タービンのタービン負荷が下がるに従っ
て、最終段動翼での風損が大きくなり、この風損の増加
によりタービン排気温度が高くなる。タービン排気温度
が上昇すると、蒸気タービンはタービンケーシングの熱
変形によるアライメントの狂いやタービン最終段動翼の
材料強度低下による動翼の損傷等タービン機器の信頼性
に重大な悪影響を及ぼす事態が生じる可能性がある。
By the way, when the thermal power plant is operated under a low load, as the turbine load of the steam turbine decreases, the windage loss at the final stage rotor blades increases, and the turbine exhaust temperature rises due to the increase in the windage loss. When the turbine exhaust temperature rises, the steam turbine may have a serious adverse effect on the reliability of turbine equipment, such as misalignment due to thermal deformation of the turbine casing and damage to the blade due to the reduction in material strength of the turbine last stage blade. There is a nature.

【0004】図5は蒸気タービン発電プラントにおい
て、海水温度一定の場合のタービン負荷とタービン排気
温度との関係を一例として例示したものである。
FIG. 5 shows an example of the relationship between the turbine load and the turbine exhaust temperature when the seawater temperature is constant in the steam turbine power plant.

【0005】タービン排気温度は、タービン排気が飽和
温度(飽和線1)以上の過熱域に入るタービン負荷以下
の負荷帯で運転すると、タービン排気温度特性曲線2で
示すように、急激に上昇する。例えば15%タービン負
荷運転においては、タービン排気温度は図5のe点(例
えば115℃)に示すような高温に達する。
When the turbine exhaust gas is operated in a load zone below the turbine load where the turbine exhaust gas enters the superheat region above the saturation temperature (saturation line 1), the turbine exhaust gas temperature rises sharply as shown by the turbine exhaust temperature characteristic curve 2. For example, in the 15% turbine load operation, the turbine exhaust temperature reaches a high temperature as shown at point e (for example, 115 ° C.) in FIG.

【0006】また一方、蒸気タービン発電プラントのタ
ービン機器の信頼性維持の面から通常タービン排気の影
響を受けるタービン機器には温度制限値を設け、この制
限温度をタービン排気温度で監視している。具体的に
は、 蒸気タービンの熱変形防止のために、低圧ケーシング
排気室の外部ケーシング温度を図5に示す制限温度a
(例えば80℃〜100℃)以下としたり、また、 タービン最終段動翼の材料強度低下防止のため、最終
段動翼の温度を制限温度b(例えば180℃〜250
℃、b>a)以下に保持している。
On the other hand, in order to maintain the reliability of the turbine equipment of the steam turbine power plant, a temperature limitation value is usually set to the turbine equipment which is affected by the turbine exhaust, and this limitation temperature is monitored by the turbine exhaust temperature. Specifically, in order to prevent thermal deformation of the steam turbine, the temperature of the outer casing of the low pressure casing exhaust chamber is set to the limit temperature a shown in FIG.
(For example, 80 ° C. to 100 ° C.) or less, or the temperature of the final stage moving blade is limited to a limiting temperature b (for example, 180 ° C. to 250 ° C.) in order to prevent deterioration of the material strength of the turbine final stage moving blade.
C., b> a) or less.

【0007】蒸気タービン発電プラントでは、タービン
機器の温度制限値を守るために、蒸気タービンの外部ケ
ーシングや最終段動翼を冷却させる必要があり、この冷
却のためにケーシング排気室冷却装置が設けられてい
る。
In the steam turbine power plant, it is necessary to cool the outer casing of the steam turbine and the final stage moving blades in order to keep the temperature limit value of the turbine equipment. For this cooling, a casing exhaust chamber cooling device is provided. ing.

【0008】従来の蒸気タービンのケーシング排気室冷
却装置は、図6および図7に示すように構成されてお
り、このケーシング排気室冷却装置3で低圧ケーシング
排気室4を画成する外部ケーシング5やタービン最終段
動翼6を冷却している。
A conventional casing exhaust chamber cooling device for a steam turbine is constructed as shown in FIGS. 6 and 7, and the casing exhaust chamber cooling device 3 defines an external casing 5 defining a low pressure casing exhaust chamber 4 and The turbine last stage rotor blade 6 is being cooled.

【0009】蒸気タービンのケーシング排気室冷却装置
3は、低圧ケーシング排気室4にスプレーノズル7aを
備えたスプレー装置7を設けており、このスプレー装置
7はスプレーノズル7aをスプレー配管7bを介して給
水管7cに接続している。スプレー配管7bにはスプレ
ー弁7dが設けられており、このスプレー弁7dは低圧
ケーシング排気室4のタービン排気温度が図5に示すス
プレー設定温度c(例えば60℃〜80℃、c>a)以
上に達したとき開かれる。タービン排気温度は、内部ケ
ーシング8のタービン最終段動翼6先端付近に設けられ
た熱電対9により検出される。
The casing exhaust chamber cooling device 3 of the steam turbine is provided with a spray device 7 having a spray nozzle 7a in the low pressure casing exhaust chamber 4, and the spray device 7 supplies water to the spray nozzle 7a through a spray pipe 7b. It is connected to the pipe 7c. The spray pipe 7b is provided with a spray valve 7d, and the spray valve 7d has a turbine exhaust temperature of the low pressure casing exhaust chamber 4 which is equal to or higher than a spray set temperature c (for example, 60 ° C. to 80 ° C., c> a) shown in FIG. Will be opened when is reached. The turbine exhaust temperature is detected by a thermocouple 9 provided near the tip of the turbine last stage rotor blade 6 of the inner casing 8.

【0010】スプレー弁7dの開放により低圧ケーシン
グ排気室4内にスプレーノズル7aからスプレー水を広
角に噴霧(噴射)し、ケーシング排気室4を冷却し、結
果的に外部ケーシング5およびタービン最終段動翼6を
冷却している。
By opening the spray valve 7d, spray water is sprayed (injected) into the low-pressure casing exhaust chamber 4 from the spray nozzle 7a at a wide angle, and the casing exhaust chamber 4 is cooled. As a result, the outer casing 5 and the final stage of turbine operation. The blade 6 is being cooled.

【0011】ところで、従来のケーシング排気室冷却装
置3においては、スプレー装置7のスプレーノズル7a
からのスプレー水は、低圧ケーシング排気室4のほぼ全
域に亘って噴霧される。この低圧ケーシング排気室4は
噴霧されるスプレー水の流れの挙動により、排気領域4
aとターンアップ領域4bとに分けられる。ターンアッ
プ領域4bとは作動蒸気やドレンが逆流し、タービン最
終段動翼6の方向へ向かう流れができる可能性のある領
域をいう。
By the way, in the conventional casing exhaust chamber cooling device 3, the spray nozzle 7a of the spray device 7 is used.
The spray water from is sprayed over almost the entire area of the low pressure casing exhaust chamber 4. This low-pressure casing exhaust chamber 4 has an exhaust region 4 which is affected by the behavior of the flow of spray water sprayed.
a and turn-up area 4b. The turn-up region 4b is a region in which the working steam and the drain flow backward, and there is a possibility that the flow toward the final stage rotor blade 6 of the turbine may occur.

【0012】蒸気タービンの低負荷運転時には、タービ
ン最終段動翼付近において、負の反動度(動翼入口より
動翼出口の方が圧力が高い状態)となっている場合があ
り、この負の反動度のとき、ターンアップ領域4bのス
プレー水の一部が最終段動翼6に巻き込まれ、この動翼
6を冷却することになる。
During low-load operation of the steam turbine, there may be a negative degree of reaction (a pressure higher at the rotor blade outlet than at the rotor blade inlet) near the turbine last stage rotor blade. When the reaction degree is reached, a part of the spray water in the turn-up area 4b is caught in the final stage moving blade 6 and cools this moving blade 6.

【0013】このため、ケーシング排気室冷却装置3の
スプレー装置7から低圧ケーシング排気室4に噴霧され
るスプレー水のうち、排気領域4aに噴霧されるスプレ
ー水はそのまま外部ケーシング5の冷却に寄与し、ま
た、ターンアップ領域4bに噴霧さるスプレー水の一部
はタービン最終段動翼6に巻き込まれて動翼6の冷却に
寄与することになる。ターンアップ領域4bに噴霧され
るスプレー水の大部分は蒸気タービンで仕事をした作動
蒸気流に乗って排気領域4aに流出する。
Therefore, among the spray water sprayed from the spray device 7 of the casing exhaust chamber cooling device 3 to the low pressure casing exhaust chamber 4, the spray water sprayed to the exhaust region 4a contributes to the cooling of the outer casing 5 as it is. Also, a part of the spray water sprayed in the turn-up region 4b is caught in the turbine last stage rotor blade 6 and contributes to the cooling of the rotor blade 6. Most of the spray water sprayed in the turn-up region 4b is carried on the working steam flow working in the steam turbine and flows out to the exhaust region 4a.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】従来の蒸気タービンの
ケーシング排気室冷却装置において、蒸気タービンの低
負荷運転時、スプレー装置7からターンアップ領域4b
に噴霧されたスプレー水の一部がタービン最終段動翼6
に巻き込まれたとき、スプレー水中に含まれる粒径の大
きな液がタービン最終段動翼6に衝突して動翼のエロー
ジョンの発生原因となり、動翼を損傷させる可能性があ
る。
In the conventional casing exhaust chamber cooling device for a steam turbine, the turn-up region 4b from the spray device 7 is operated during low load operation of the steam turbine.
Part of the spray water sprayed on the turbine is the turbine final stage rotor blade 6
When entrained in the water, the liquid having a large particle diameter contained in the spray water collides with the turbine last stage rotor blade 6 and causes erosion of the rotor blade, which may damage the rotor blade.

【0015】特に、スプレー装置7が作動するタービン
負荷運転を長時間連続して行なうことは好ましくない。
このため、通常ではスプレー装置7が作動するタービン
負荷、具体的にはタービン排気温度がスプレー設定温度
以上となるタービン負荷以下の負荷帯での蒸気タービン
の連続運転を行なうことができない。
In particular, it is not preferable to continuously perform the turbine load operation in which the spray device 7 operates for a long time.
Therefore, normally, the continuous operation of the steam turbine cannot be performed in a turbine load in which the spray device 7 operates, specifically, in a load zone below the turbine load at which the turbine exhaust temperature is equal to or higher than the spray set temperature.

【0016】従来の蒸気タービンのケーシング排気室冷
却装置3では、タービン排気温度がスプレー設定温度
(ケーシング排気室スプレー作動点)c以上となるよう
なタービン負荷(図5の例では25%タービン負荷以下
の低負荷)において、蒸気タービンを連続運転させるこ
とができないという問題点があった。
In the conventional casing exhaust chamber cooling device 3 for a steam turbine, a turbine load (25% turbine load or less in the example of FIG. 5) in which the turbine exhaust temperature becomes equal to or higher than the spray set temperature (casing exhaust chamber spray operating point) c However, there is a problem that the steam turbine cannot be continuously operated under low load.

【0017】一方、近年火力発電プラントにおいては、
例えば15%タービン負荷程度の低負荷運転を連続的に
行なわなければならないという要求が高まっている。
On the other hand, in recent thermal power plants,
For example, there is an increasing demand for continuous low-load operation of about 15% turbine load.

【0018】このため、蒸気タービン発電設備(プラン
ト)において、タービン排気温度がケーシング排気室ス
プレー作動点(スプレー設定温度)c以上となるような
タービン負荷以下の負荷帯、すなわち低負荷の連続運転
を可能とする蒸気タービンのケーシング排気室冷却装置
の出現が要望されている。
Therefore, in the steam turbine power generation facility (plant), continuous operation of a low load, that is, a turbine load below the turbine exhaust chamber spray operating point (spray set temperature) c is required. There is a need for the advent of a steam turbine casing exhaust chamber cooling system that enables it.

【0019】本発明は、上述した事情を考慮してなされ
たもので、蒸気タービン発電設備を低負荷で連続運転さ
せることができる蒸気タービンのケーシング排気室冷却
装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a casing exhaust chamber cooling device for a steam turbine capable of continuously operating a steam turbine power generation facility under a low load.

【0020】本発明の他の目的は、タービン排気温度が
ケーシング排気室スプレー作動点以上となるタービン負
荷以下の低負荷帯において連続運転を可能とし、信頼性
を向上させた蒸気タービンのケーシング排気室冷却装置
を提供するにある。
Another object of the present invention is to improve the reliability of the steam turbine casing exhaust chamber by enabling continuous operation in a low load zone below the turbine load where the turbine exhaust temperature is above the casing exhaust chamber spray operating point and below the turbine load. To provide a cooling device.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】本発明に係る蒸気タービ
ンのケーシング排気室冷却装置は、上述した課題を解決
するために、蒸気タービンのケーシング排気室に、排気
領域冷却用スプレー装置とターンアップ領域冷却用スプ
レー装置とをそれぞれ設け、蒸気タービンの低負荷運転
時に排気領域冷却用スプレー装置のみを作動させるよう
に設定したものである。
In order to solve the above-mentioned problems, a casing exhaust chamber cooling device of a steam turbine according to the present invention has a spray device for cooling an exhaust region and a turn-up region in a casing exhaust chamber of a steam turbine. A cooling spray device and a spray device for cooling are respectively provided so that only the spray device for cooling the exhaust region is operated during the low load operation of the steam turbine.

【0022】[0022]

【作用】この蒸気タービンのケーシング排気室冷却装置
は、ケーシング排気室に排気領域冷却用スプレー装置と
ターンアップ領域冷却用スプレー装置を設け、蒸気ター
ビンの低負荷運転時に排気領域冷却用スプレー装置だけ
を作動させて、スプレー装置から噴霧されるスプレー水
を排気領域のみに案内し、ターンアップ領域にはスプレ
ー水が噴霧されないようにしたので、タービン低負荷運
転時に、タービン最終段動翼にスプレー水が巻き込まれ
ることがない。したがって、タービン排気室スプレー作
動点以上となるタービン負荷以下の低負荷帯においても
蒸気タービンに損傷を与えることなく連続運転を行なう
ことができる。
The casing exhaust chamber cooling device of this steam turbine is provided with a spray device for cooling the exhaust region and a spray device for cooling the turn-up region in the casing exhaust chamber, and only the spray device for cooling the exhaust region is operated during low load operation of the steam turbine. It was operated so that the spray water sprayed from the spray device was guided only to the exhaust area, and the spray water was not sprayed to the turn-up area. Never get caught. Therefore, it is possible to perform continuous operation without damaging the steam turbine even in a low load zone below the turbine load, which is equal to or higher than the turbine exhaust chamber spray operating point.

【0023】[0023]

【実施例】以下、本発明に係る蒸気タービンのケーシン
グ排気室冷却装置の一実施例について添付図面を参照し
て説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a casing exhaust chamber cooling device for a steam turbine according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0024】本発明は火力発電プラントや原子力発電プ
ラント等の蒸気タービン発電設備に適用することがで
き、特に蒸気タービン発電設備に備えられる低圧蒸気タ
ービンのタービン排気側が好適に適用される。
The present invention can be applied to steam turbine power generation equipment such as a thermal power generation plant and a nuclear power generation plant, and particularly preferably applied to the turbine exhaust side of a low pressure steam turbine provided in the steam turbine power generation equipment.

【0025】蒸気タービン10は図1および図2に示す
ように外部ケーシング11内に内部ケーシング12が収
容され、この内部ケーシング12内にタービン動翼と静
翼とからなるタービン段落13が納められる。符号14
はタービン段落13の最終段を構成するタービン最終段
動翼を示す。
As shown in FIGS. 1 and 2, the steam turbine 10 has an inner casing 12 housed in an outer casing 11, and a turbine paragraph 13 composed of turbine rotor blades and vanes is housed in the inner casing 12. Reference numeral 14
Shows a turbine last stage rotor blade which constitutes the last stage of the turbine stage 13.

【0026】一方、外部ケーシング11内のタービン排
気側に低圧ケーシング排気室15が形成される。このケ
ーシング排気室15は排気領域15aとこの排気領域1
5aの上流側に位置するターンアップ領域15bとに区
分けされ、ターンアップ領域15bはタービン最終段動
翼14の下流側に隣接して形成される。
On the other hand, a low pressure casing exhaust chamber 15 is formed on the turbine exhaust side in the outer casing 11. The casing exhaust chamber 15 includes an exhaust region 15a and an exhaust region 1
It is divided into a turn-up region 15b located on the upstream side of 5a, and the turn-up region 15b is formed adjacent to the downstream side of the turbine last stage moving blade 14.

【0027】また、ケーシング排気室15にはタービン
排気室冷却装置16が備えられており、この冷却装置1
6は複数系統、例えば2系統のスプレー装置17,18
が設置される。スプレー装置17,18の一方は、排気
領域冷却用として、その他方はターンアップ領域冷却用
としてそれぞれ構成される。
Further, the casing exhaust chamber 15 is provided with a turbine exhaust chamber cooling device 16, and this cooling device 1
6 is a plurality of systems, for example, two systems of spray devices 17, 18
Is installed. One of the spray devices 17 and 18 is configured for cooling the exhaust region, and the other is configured for cooling the turn-up region.

【0028】排気領域冷却用スプレー装置17はノズル
口を排気領域15a側に向けたスプレーノズル20と、
このスプレーノズル20を支持するリング状のスプレー
ヘッダ配管21とこのヘッダ配管21を給水管22に接
続するスプレー配管23と、このスプレー配管23の途
中に設けられたスプレー弁24とを有する。スプレーノ
ズル20はスプレーヘッダ配管21の周方向に沿った複
数個、例えば4個配設される。排気領域冷却用スプレー
装置17はスプレー弁24の開放によりスプレーノズル
20からスプレー水を排気領域15bに向けて噴霧(噴
射)し、外部ケーシング11を積極的に冷却している。
The exhaust area cooling spray device 17 includes a spray nozzle 20 having a nozzle port directed toward the exhaust area 15a.
It has a ring-shaped spray header pipe 21 that supports the spray nozzle 20, a spray pipe 23 that connects the header pipe 21 to a water supply pipe 22, and a spray valve 24 provided in the middle of the spray pipe 23. A plurality of, for example, four spray nozzles 20 are arranged along the circumferential direction of the spray header pipe 21. The exhaust area cooling spray device 17 sprays (injects) spray water from the spray nozzle 20 toward the exhaust area 15b by opening the spray valve 24, and actively cools the outer casing 11.

【0029】排気領域冷却用スプレー装置17のスプレ
ーノズル20は、スプレー水がタービン最終段動翼14
に巻き込まれるおそれのあるターンアップ領域15bに
入り込まないように設定される。このスプレー装置17
は外部ケーシングの熱変形防止を考慮し、タービン排気
温度が図5のスプレー設定温度(ケーシング排気室スプ
レー作動点)c(c<a)以上に達したとき、開放され
るように設定される。a点は外部ケーシング11の制限
温度である。タービン排気温度は内部ケーシング12の
最終翼先端付近に設けられた熱電対25等の排気温度検
出手段により検出される。
In the spray nozzle 20 of the spray device 17 for cooling the exhaust region, the spray water is the turbine last stage moving blade 14
It is set so as not to enter the turn-up area 15b that may be caught in the. This spray device 17
In consideration of prevention of thermal deformation of the outer casing, is set to be opened when the turbine exhaust temperature reaches or exceeds the spray set temperature (casing exhaust chamber spray operating point) c (c <a) in FIG. Point a is the temperature limit of the outer casing 11. The turbine exhaust temperature is detected by an exhaust temperature detecting means such as a thermocouple 25 provided near the tip of the last blade of the inner casing 12.

【0030】また、ターンアップ領域冷却用スプレー装
置18は、ノズル口をターンアップ領域15b側に指向
させたスプレーノズル26と、このスプレーノズル26
を取り付けたスプレーヘッダ配管27と、このヘッダ配
管27を給水管23に接続するスプレー配管28と、ス
プレー配管28の途中に設けられたスプレー弁29とを
有する。給水管23は排気領域冷却用スプレー装置20
と兼用され、共通の母管となっている。
The spray device 18 for cooling the turn-up area has a spray nozzle 26 having a nozzle opening directed toward the turn-up area 15b, and the spray nozzle 26.
It has a spray header pipe 27 to which is attached, a spray pipe 28 connecting the header pipe 27 to the water supply pipe 23, and a spray valve 29 provided in the middle of the spray pipe 28. The water supply pipe 23 is the spray device 20 for cooling the exhaust region.
It is also used as a common mother tube.

【0031】ターンアップ冷却用スプレー装置18はタ
ービン最終段動翼14の冷却を目的としたものである
が、スプレーノズル25からのスプレー水は、ターンア
ップ領域15bに向けて噴霧され、最終段動翼14に向
けて直接噴霧されないようになっている。そして、この
スプレー弁29は動翼の材料強度低下防止を考慮し、図
5に示す最終段動翼制限温度b以下のスプレー設定温度
d(例えば160℃〜230℃、a<b<c)で作動す
るように設定される。
The spray device 18 for turn-up cooling is intended for cooling the turbine last stage moving blade 14. The spray water from the spray nozzle 25 is sprayed toward the turn-up region 15b, and the final stage motion is performed. It is designed so that it is not directly sprayed onto the wing 14. The spray valve 29 has a spray set temperature d (for example, 160 ° C. to 230 ° C., a <b <c) equal to or lower than the final stage moving blade limit temperature b shown in FIG. Set to work.

【0032】次に、ケーシング排気室冷却装置の作用を
説明する。
Next, the operation of the casing exhaust chamber cooling device will be described.

【0033】蒸気タービン発電設備を通常の負荷で連続
運転する場合には、ケーシング排気室冷却装置16は作
動しない。
When the steam turbine power generation equipment is continuously operated under a normal load, the casing exhaust chamber cooling device 16 does not operate.

【0034】また、蒸気タービン発電設備を例えば15
%の低負荷で連続運転する場合には、タービン排気温度
は図5のe点まで上昇する。このタービン排気温度の上
昇は排気温度検出手段としての熱電対25により検出さ
れ、このタービン排気温度の検出により排気領域冷却用
スプレー装置17が作動し、このスプレーノズル20か
らスプレー水が排気領域15aに噴射され、排気領域1
5aひいては外部ケーシング11が冷却される。
In addition, the steam turbine power generation equipment is, for example, 15
When continuously operated at a low load of%, the turbine exhaust temperature rises to point e in FIG. The rise of the turbine exhaust temperature is detected by a thermocouple 25 as an exhaust temperature detecting means, and the detection of the turbine exhaust temperature activates the spray device 17 for cooling the exhaust region, and spray water from the spray nozzle 20 to the exhaust region 15a. Injection and exhaust area 1
5a and eventually the outer casing 11 is cooled.

【0035】このときには排気温度冷却用スプレー装置
17は作動するが、ターンアップ領域冷却用スプレー装
置18はタービン排気温度eがそのスプレー設定温度d
以下であるため、作動しない。このため、スプレー水が
ターンアップ領域15bに噴霧(噴射)されることがな
く、噴霧されたスプレー水がタービン最終段動翼14に
衝突するのを確実に回避できる。したがって、タービン
最終段動翼14にスプレー水によるエロージョン発生の
可能性がなく、蒸気タービン10を低負荷で連続運転し
ても問題ない。
At this time, the spray device 17 for cooling the exhaust gas temperature is operated, but the spray device 18 for cooling the turn-up region has the turbine exhaust gas temperature e set to the spray set temperature d.
It does not work because it is below. Therefore, the spray water is not sprayed (injected) to the turn-up region 15b, and the sprayed spray water can be reliably prevented from colliding with the turbine last stage moving blades 14. Therefore, there is no possibility of erosion due to spray water on the turbine last stage moving blades 14, and there is no problem even if the steam turbine 10 is continuously operated at a low load.

【0036】また、ケーシング排気室15の排気圧力が
異常に上昇したり、再熱蒸気温度が異常に高くなる等の
何らかの原因でタービン排気温度がターンアップ領域冷
却用スプレー装置18のスプレー設定温度d点以上に達
したときは、このタービン排気温度を排気温度検出手段
25が検知してターンアップ領域冷却用スプレー装置1
8をも作動し、最終段動翼14が冷却される。この場合
には、このスプレー装置18から噴射されるスプレー水
がタービン最終段動翼14に巻き込まれるおそれがある
ため、蒸気タービン10を連続運転させることはできな
い。
Further, the turbine exhaust temperature is turned up due to some cause such as an abnormal increase in the exhaust pressure of the casing exhaust chamber 15 or an abnormally high reheat steam temperature. When the temperature reaches the point or higher, the exhaust gas temperature detecting means 25 detects the turbine exhaust gas temperature and the turn-up area cooling spray device 1 is detected.
8 is also activated, and the final stage moving blade 14 is cooled. In this case, the spray water injected from the spray device 18 may be caught in the turbine last stage moving blades 14, so that the steam turbine 10 cannot be continuously operated.

【0037】しかしながら、ターンアップ冷却用スプレ
ー装置18が作動するタービン排気温度dまで温度上昇
する現象は、タービン起動時や停止時の過渡的な運転状
況下で生じる可能性があるが、通常の連続運転時(低負
荷運転を含む。)には、タービン排気温度がd点以上に
上昇することは殆ど考えられない。
However, the phenomenon in which the temperature rises to the turbine exhaust temperature d at which the turn-up cooling spray device 18 operates may occur under transient operating conditions when the turbine is started or stopped, but normally continues. During operation (including low load operation), it is almost unlikely that the turbine exhaust temperature rises to point d or higher.

【0038】一方、タービン起動時や停止時の過渡的な
運転時のように、短かい運転時間内にスプレー水の一部
がタービン最終段動翼14に巻き込まれても特に問題は
生じない。
On the other hand, there is no particular problem even if a part of the spray water is caught in the turbine last stage moving blade 14 within a short operating time, such as during transient operation when starting or stopping the turbine.

【0039】この蒸気タービン10のケーシング排気室
冷却装置16においては、排気領域冷却用のスプレー装
置17とターンアップ領域冷却用のスプレー装置18を
設け、低負荷時には排気領域冷却用スプレー装置17だ
けを作動させながら連続運転し、異常時にはターンアッ
プ冷却用スプレー装置18も作動させることにより、タ
ービン機器の信頼性を損うことなく、低負荷時の連続運
転が可能となる。
The casing exhaust chamber cooling device 16 of the steam turbine 10 is provided with a spray device 17 for cooling the exhaust region and a spray device 18 for cooling the turn-up region, and when the load is low, only the spray device 17 for cooling the exhaust region is provided. By continuously operating while operating, and by operating the turn-up cooling spray device 18 when an abnormality occurs, continuous operation at low load becomes possible without impairing the reliability of turbine equipment.

【0040】図3および図4は本発明に係る蒸気タービ
ンのケーシング排気室冷却装置の他の実施例を示すもの
である。
FIGS. 3 and 4 show another embodiment of the casing exhaust chamber cooling device for a steam turbine according to the present invention.

【0041】この実施例に示されたケーシング排気室冷
却装置16Aは、排気領域冷却用スプレー装置30の構
成を、図1および図2に示すケーシング排気室冷却装置
16と異にし、他の構成は実質的に異ならないので同一
符号を付して説明を省略する。
The casing exhaust chamber cooling device 16A shown in this embodiment differs from the casing exhaust chamber cooling device 16 shown in FIGS. 1 and 2 in the configuration of the spray device 30 for cooling the exhaust region, and the other configurations are the same. Since they are not substantially different, the same reference numerals are given and their description is omitted.

【0042】この排気領域冷却用スプレー装置30はス
プレー配管32に取り付けられるスプレーノズル33の
数を増加させ、各スプレーノズル33を外部ケーシング
11の内壁に近付け、内壁に沿わせて放射方向外方から
内方に向けて配設したものである。各スプレーノズル3
3はスプレー水を外部ケーシング11の内壁に向って噴
射(噴霧)するようになっている。スプレー配管32は
スプレー弁34を備え、給水管23に接続される。
In this exhaust area cooling spray device 30, the number of spray nozzles 33 attached to the spray pipe 32 is increased, and each spray nozzle 33 is brought close to the inner wall of the outer casing 11 and along the inner wall from the outer side in the radial direction. It is arranged inward. Each spray nozzle 3
3 sprays (sprays) spray water toward the inner wall of the outer casing 11. The spray pipe 32 includes a spray valve 34 and is connected to the water supply pipe 23.

【0043】排気領域冷却用スプレー装置30は図4に
示すようにリング状のスプレーヘッダ配管35を介して
複数系統、例えば4系統に分岐され、各系統の排気領域
冷却用スプレー装置30は周方向に沿って例えば中心角
が90°の等間隔に配設される。排気領域冷却用スプレ
ー装置30は各スプレーノズル33を図3および図4に
示すように、外部ケーシング11の排気領域内壁に沿っ
て配設し、内壁に向って噴霧させることにより、スプレ
ー水がタービン最終段動翼14に巻き込まれる可能性を
より一層少なくし、かつ外部ケーシング11の冷却効果
を向上させることができる。
As shown in FIG. 4, the exhaust area cooling spray device 30 is branched into a plurality of systems, for example, four systems via a ring-shaped spray header pipe 35, and the exhaust area cooling spray device 30 of each system is circumferentially arranged. Are arranged at equal intervals with a central angle of 90 °, for example. As shown in FIGS. 3 and 4, the spray device 30 for cooling the exhaust region is provided with spray nozzles 33 along the inner wall of the exhaust region of the outer casing 11, and sprays the spray water toward the inner wall so that spray water is generated. The possibility of being caught in the final stage moving blades 14 can be further reduced, and the cooling effect of the outer casing 11 can be improved.

【0044】ターンアップ領域冷却用スプレー装置18
の構成は図1および図2に示すものと同一であり、その
スプレー弁29の弁作動温度は、図5に示すd点(a<
d<b)であり、異ならない。
Turn-up area cooling sprayer 18
1 is the same as that shown in FIGS. 1 and 2, and the valve operating temperature of the spray valve 29 is the point d (a <
d <b), which is not different.

【0045】また、排気領域冷却用スプレー装置30の
スプレー弁34の弁作動温度は、図5に示すc点(c<
a)であり、図1および図2に示す排気領域冷却用スプ
レー装置17のスプレー弁24と異ならない。
Further, the valve operating temperature of the spray valve 34 of the spray device 30 for cooling the exhaust region is the point c (c <
a), which is not different from the spray valve 24 of the exhaust area cooling spray device 17 shown in FIGS. 1 and 2.

【0046】図3および図4に示すケーシング排気室冷
却装置16Aにおいても、排気領域冷却用スプレー装置
30から噴霧されるスプレー水によりケーシング排気室
15を有効的に冷却し、外部ケーシング11の冷却効果
を一層向上させることができ、また、異常時には、ター
ンアップ領域冷却用スプレー装置18から噴霧されるス
プレー水によりタービン最終段動翼14を冷却すること
ができる。
Also in the casing exhaust chamber cooling device 16A shown in FIGS. 3 and 4, the casing exhaust chamber 15 is effectively cooled by the spray water sprayed from the exhaust region cooling spray device 30, and the cooling effect of the outer casing 11 is improved. In addition, the turbine final stage moving blades 14 can be cooled by the spray water sprayed from the turn-up region cooling spray device 18 in the event of an abnormality.

【0047】この場合、蒸気タービンの低負荷運転時に
排気領域冷却用スプレー装置30のみを作動させてター
ビン排気室15内を冷却し、このスプレー装置30から
噴霧されるスプレー水がタービン最終段動翼14に吸い
込まれることを防止できるので、蒸気タービン発電設備
の低負荷時の連続運転を行なうことができ、連続運転さ
せてもタービン機器の損傷を有効的に防止でき、信頼性
が向上する。
In this case, during the low load operation of the steam turbine, only the exhaust region cooling spray device 30 is operated to cool the inside of the turbine exhaust chamber 15, and the spray water sprayed from this spray device 30 is the turbine last stage rotor blade. Since it is possible to prevent the steam turbine from being sucked in, continuous operation can be performed at a low load of the steam turbine power generation facility, and even if it is continuously operated, damage to the turbine equipment can be effectively prevented and reliability is improved.

【0048】[0048]

【発明の効果】以上に述べたように本発明に係る蒸気タ
ービンのケーシング排気室冷却装置においては、ケーシ
ング排気室に排気領域冷却用スプレー装置とターンアッ
プ領域冷却用スプレー装置とをそれぞれ設け、蒸気ター
ビンの低負荷運転時に排気領域冷却用スプレー装置のみ
を作動させるように設定したので、この排気領域冷却用
スプレー装置から噴霧されるスプレー水でタービン排気
室を有効的に冷却するとともに、上記スプレー水がター
ンアップ領域を経てタービン最終段動翼に巻き込まれる
のを防止できるので、従来の蒸気タービン発電設備で行
なうことができなかった低負荷時の連続運転を行なうこ
とができる。
As described above, in the casing exhaust chamber cooling device of the steam turbine according to the present invention, the casing exhaust chamber is provided with the exhaust region cooling spray device and the turn-up region cooling spray device, respectively. Since it was set to operate only the exhaust area cooling spray device during low load operation of the turbine, the turbine exhaust chamber is effectively cooled by the spray water sprayed from this exhaust area cooling spray device, and Can be prevented from being caught in the turbine last stage rotor blades through the turn-up region, so that it is possible to perform a continuous operation at a low load, which was not possible with the conventional steam turbine power generation equipment.

【0049】また、低負荷時の連続運転を行なっても、
タービン最終段動翼にスプレー水が巻き込まれるのを防
止できるので、タービン機器の損傷を防止でき、タービ
ン機器の信頼性を向上させることができる。
In addition, even if continuous operation is performed at a low load,
Since it is possible to prevent the spray water from being caught in the turbine last stage rotor blade, it is possible to prevent damage to the turbine equipment and improve the reliability of the turbine equipment.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る蒸気タービンのケーシング排気室
冷却装置の一実施例を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a casing exhaust chamber cooling device for a steam turbine according to the present invention.

【図2】図1に示された蒸気タービンのケーシング排気
室冷却装置に備えられる各スプレー装置の配置関係を示
す図。
FIG. 2 is a diagram showing an arrangement relationship of spray devices provided in the casing exhaust chamber cooling device of the steam turbine shown in FIG.

【図3】本発明に係る蒸気タービンのケーシング排気室
冷却装置の他の実施例を示す図。
FIG. 3 is a view showing another embodiment of the casing exhaust chamber cooling device of the steam turbine according to the present invention.

【図4】図3に示すケーシング排気室冷却装置に備えら
れる各スプレー装置の配置関係を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing a positional relationship of each spray device provided in the casing exhaust chamber cooling device shown in FIG.

【図5】蒸気タービンのタービン負荷とタービン排気温
度との関係を例示的に示す図。
FIG. 5 is a diagram exemplifying a relationship between a turbine load of a steam turbine and a turbine exhaust temperature.

【図6】従来のケーシング排気室冷却装置を示す図。FIG. 6 is a view showing a conventional casing exhaust chamber cooling device.

【図7】従来のケーシング排気室冷却装置に備えられる
スプレー装置の配置関係を示す図。
FIG. 7 is a view showing a positional relationship of spray devices provided in a conventional casing exhaust chamber cooling device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 蒸気タービン 11 外部ケーシング 12 内部ケーシング 13 タービン段落 14 タービン最終段動翼 15 ケーシング排気室 15a 排気領域 15b ターンアップ領域 16,16A ケーシング排気室冷却装置 17,30 排気領域冷却用スプレー装置 18 ターンアップ領域冷却用スプレー装置 20,26,44 スプレーノズル 21,27,35 スプレーヘッダ配管 22,28,32 スプレー配管 23 給水管 24,29,34 スプレー弁 10 Steam Turbine 11 Outer Casing 12 Inner Casing 13 Turbine Paragraph 14 Turbine Final Stage Blade 15 Casing Exhaust Chamber 15a Exhaust Region 15b Turn-up Region 16, 16A Casing Exhaust Chamber Cooling Device 17,30 Exhaust Region Cooling Sprayer 18 Turn-up Region Cooling spray device 20,26,44 Spray nozzle 21,27,35 Spray header pipe 22,28,32 Spray pipe 23 Water supply pipe 24,29,34 Spray valve

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 蒸気タービンのケーシング排気室に、排
気領域冷却用スプレー装置とターンアップ領域冷却用ス
プレー装置とをそれぞれ設け、蒸気タービンの低負荷運
転時に排気領域冷却用スプレー装置のみを作動させるよ
うに設定したことを特徴とする蒸気タービンのケーシン
グ排気室冷却装置。
1. A casing exhaust chamber of a steam turbine is provided with an exhaust area cooling spray device and a turn-up area cooling spray device, respectively, so that only the exhaust area cooling spray device is operated during low load operation of the steam turbine. A casing exhaust chamber cooling device for a steam turbine, characterized in that
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10301965B2 (en) 2014-09-26 2019-05-28 Kabushiki Kaisha Toshiba Steam turbine
US10316697B2 (en) 2015-06-05 2019-06-11 Kabushiki Kaisha Toshiba Steam turbine exhaust chamber cooling device and steam turbine

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