JPH0615809B2 - Turbine thrust adjustment device - Google Patents

Turbine thrust adjustment device

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JPH0615809B2
JPH0615809B2 JP58146401A JP14640183A JPH0615809B2 JP H0615809 B2 JPH0615809 B2 JP H0615809B2 JP 58146401 A JP58146401 A JP 58146401A JP 14640183 A JP14640183 A JP 14640183A JP H0615809 B2 JPH0615809 B2 JP H0615809B2
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pressure
thrust force
turbine
rotor
thrust
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均 伊佐
哲男 笹田
初 鳥谷
直昭 柴下
了市 金子
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Hitachi Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D3/00Machines or engines with axial-thrust balancing effected by working-fluid
    • F01D3/04Machines or engines with axial-thrust balancing effected by working-fluid axial thrust being compensated by thrust-balancing dummy piston or the like

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はタービンロータのスラスト力調整装置に係り、
特に、主蒸気圧力が高い蒸気タービンロータのスラスト
力調整装置に関する。
Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a thrust force adjusting device for a turbine rotor,
In particular, the present invention relates to a thrust force adjusting device for a steam turbine rotor having a high main steam pressure.

〔発明の背景〕[Background of the Invention]

一般に、蒸気タービンのような軸流々体機械において
は、スラスト力が発生し、スラスト軸受によつてそれを
受けている。このスラスト力は取り扱う流体が高圧にな
る程大きくなり、大容量の超高圧タービンにおいては、
数十トン、容量の特に大きいものにあつては百数十トン
にも及ぶことがある。
Generally, in an axial flow body machine such as a steam turbine, a thrust force is generated and is received by a thrust bearing. This thrust force increases as the pressure of the fluid to be handled increases, and in a large capacity ultra high pressure turbine,
It may be several tens of tons, and for those with a particularly large capacity, it may reach up to hundreds of tons.

第1図は、一般的な2段再熱タービン構成を示す。高圧
ロータ1,中圧ロータ2,低圧ロータ3a及び3bは、
カツプリング5により1軸に接続され、各ロータはそれ
ぞれ両端近くを軸受にて支持されている。中圧ロータ2
はスラストカラー部6を一体に備えており、このカラー
部6がスラスト軸受7に支持されている。ボイラー8に
て発生した主蒸気は主蒸気管9を介して高圧タービンケ
ーシング10内に流入し、超高圧段11で仕事をし、低
圧第1再熱蒸気管12を通つてボイラーの第1再熱部1
3に流入する。第1再熱部13で再熱された蒸気は、高
温第1再熱蒸気管14を経て、高圧タービンケーシング
10内に配設された高圧段15に流入し、仕事をする。
高圧段15で仕事をした蒸気は、低温第2再熱管16を
通り、ボイラーの第2再熱部17で再熱され、高温第2
再熱管18を介して中圧ケーシング19内に流入する。
中圧段20a,20bで仕事をした蒸気はクロスオーバ
ー管21内を通り、低圧ケーシング22a及び22bに
流入する。低圧段23a,23b,23c,23dにて
仕事をして、低圧低温となつた蒸気はコンデンサ24
a,24b内で凝縮し、復水化される。このような構成
のタービンにおいて、中圧段及び低圧段は、それぞれ左
右対称形になつているため、スラスト力は互いに打ち消
し合つて、スラスト力は小さくなる。ところが、高圧ケ
ーシング内に配置された超高圧段11と高圧段15とと
は、大きさも異なり、ここを流れる作動蒸気圧力も異な
るためにスラスト力が発生する。第2図は、超高圧段1
1と高圧段15とを示しており、高圧ロータ1には、超
高圧段11と高圧段15とが同一の高圧ケーシング10
内に配置されている。超高圧段及び高圧段はそれぞれ動
動翼26及びシユラウドリング27を有する多段のデイ
スク部28より構成される。高圧ロータ1の両端近く
は、段付状に小径となり、その小径部が軸受4で支持さ
れている。
FIG. 1 shows a typical two-stage reheat turbine configuration. The high pressure rotor 1, the medium pressure rotor 2, and the low pressure rotors 3a and 3b are
It is connected to one shaft by a coupling 5, and each rotor is supported by bearings near both ends. Medium pressure rotor 2
Is integrally provided with a thrust collar portion 6, and the collar portion 6 is supported by a thrust bearing 7. The main steam generated in the boiler 8 flows into the high-pressure turbine casing 10 through the main steam pipe 9, works in the ultra-high pressure stage 11, passes through the low-pressure first reheat steam pipe 12, and then the first reheat of the boiler is performed. Heat part 1
Inflow to 3. The steam reheated in the first reheating section 13 passes through the high temperature first reheat steam pipe 14 and flows into the high pressure stage 15 arranged in the high pressure turbine casing 10 to perform work.
The steam that has worked in the high-pressure stage 15 passes through the low-temperature second reheat pipe 16, is reheated in the second reheat section 17 of the boiler, and is heated to the second high temperature.
It flows into the intermediate pressure casing 19 via the reheat pipe 18.
The steam that has worked in the intermediate pressure stages 20a and 20b passes through the crossover pipe 21 and flows into the low pressure casings 22a and 22b. The vapor which has worked at the low pressure stages 23a, 23b, 23c and 23d and has become low pressure and low temperature is stored in the condenser 24.
It condenses in a and 24b and is condensed. In the turbine having such a configuration, since the intermediate pressure stage and the low pressure stage are bilaterally symmetrical, the thrust forces cancel each other out, and the thrust force becomes small. However, since the ultrahigh pressure stage 11 and the high pressure stage 15 arranged in the high pressure casing have different sizes and different working steam pressures flowing therethrough, a thrust force is generated. FIG. 2 shows the ultrahigh pressure stage 1
1 and a high-pressure stage 15 are shown, and the high-pressure rotor 1 has a high-pressure casing 10 in which the ultra-high-pressure stage 11 and the high-pressure stage 15 are the same.
It is located inside. The ultra-high pressure stage and the high pressure stage are each composed of a multi-stage disk portion 28 having a moving blade 26 and a shroud ring 27. Near both ends of the high-pressure rotor 1, the diameter becomes smaller in a stepped manner, and the small-diameter portion is supported by the bearing 4.

一般に、軸流タービンのスラスト力は大きく分けて次の
3通りに分類される。
Generally, the thrust force of an axial turbine is roughly classified into the following three types.

(1) バケツトスラスト力 (2) ホイールスラスト力 (3) パツキンスラスト力 バケツトスラスト力32は動翼のプロフイルに作用する
蒸気力の軸方向力の総和であり、動翼前後の圧力差、動
翼の反動度により定まるものであり、ホイールスラスト
力33は、ロータデイスク部28の前後の圧力差に基づ
くスラスト力であり、動翼根元部の反動度により変化す
る。一方、パツキングスラスト力34は、ロータシヤフ
ト1の段付部に発生する推力であり、シヤフトの外径が
変化するところに生ずる。
(1) Bucket thrust force (2) Wheel thrust force (3) Packing thrust force Bucket thrust force 32 is the sum of the axial force of the steam force acting on the profile of the blade, and the pressure difference before and after the blade, The wheel thrust force 33 is determined by the degree of reaction of the moving blade, and the wheel thrust force 33 is a thrust force based on the pressure difference between the front and rear of the rotor disk portion 28, and changes depending on the degree of reaction of the root portion of the moving blade. On the other hand, the packing thrust force 34 is a thrust generated on the stepped portion of the rotor shaft 1 and is generated where the outer diameter of the shaft shaft changes.

第2図から明らかな如く、各スラスト力の方向は、超高
圧段11と高圧段15とでは互いに反対方向となつてい
るため、右向きのスラスト力の総和が左向きスラスト力
の総和に等しくなつていればスラスト力は実質上零とな
るはずであるが、超高圧段11と高圧段15とでは作動
蒸気圧力が異なるため、どちらか一方のスラスト力が勝
り、ロータ1にスラストが生ずる。上記、3つのスラス
ト力のうち最も大きくなるのは通常パツキングスラスト
力であり、タービンの設計にあたつては、ロータの左右
にある段付部の外径差を異ならせることにより、両方向
のスラスト力の総和が等しくなるようにしている。
As is clear from FIG. 2, the directions of the thrust forces are opposite to each other in the ultra-high pressure stage 11 and the high-pressure stage 15, so the sum of the thrust forces to the right is equal to the sum of the thrust forces to the left. If so, the thrust force should be substantially zero, but since the working steam pressures in the ultrahigh pressure stage 11 and the high pressure stage 15 are different, either thrust force prevails and thrust occurs in the rotor 1. Of the above three thrust forces, the largest is usually the packing thrust force, and in designing the turbine, the outer diameter difference between the stepped portions on the left and right of the rotor is made different so that The total thrust force is made equal.

第3図にパツキングスラスト力を発生するシヤフトパツ
キング部シール蒸気系統を示す。超高圧段11,高圧段
15を含む高圧タービンケーシング10のシヤフトシー
ルは、高圧側より第1シヤフトパツキング部35、第2
シヤフトパツキング部36、第3シヤフトパツキング部
37とより構成される。第1シヤフトパツキング部35
は、特に超臨界圧2段再熱型タービンにおいては、超高
圧部排気圧力が約80Kg/cm2absにも達するために、4
本のリークラインにてその軸封構造を構成する。高圧リ
ークライン42は、通常30Kg/cm2absラインで、例え
ば低温第2再熱ライン16へ接続され、中圧リークライ
ン43は、10Kg/cm2absラインで通常このラインにリ
ークする蒸気は脱気器へ回収する。3番目のシール蒸気
ライン44はシール蒸気調整器47で一定圧力例えば
1.3Kg/cm2absに調整されたシール蒸気が供給され
る。4番目のグランドコンデンサライン45は、大気圧
以下の圧力となつており、グランドコンデンサ46に接
続されている。第3図に示す如く、第1シヤフトパツキ
ング部35のリーク蒸気圧力と、第3シヤフトシールパ
ツキング部37のリーク蒸気圧は異なるため、リーク蒸
気圧の異なつた部分にロータ1に段部を設けるならば、
左,右のパツキングスラスト力を異ならしめることが可
能である。したがつて、タービンの設計段階で、各スラ
スト力を予想して、方向の互いに異なつたスラスト力が
互いに打ち消し合うように、ロータに段差を設け、軸径
差を最適値に設定することが可能である。
Fig. 3 shows a sealing packing steam system for a shaft packing part which generates packing thrust force. The shaft seal of the high-pressure turbine casing 10 including the ultra-high pressure stage 11 and the high-pressure stage 15 includes a first shaft packing portion 35 and a second shaft packing portion 35 from the high pressure side.
It is composed of a shaft packing part 36 and a third shaft packing part 37. First shaft packing section 35
In particular, in a supercritical pressure two-stage reheat turbine, the exhaust pressure of the ultrahigh pressure part reaches about 80 kg / cm 2 abs, so
The leak line of the book constitutes the shaft seal structure. The high-pressure leak line 42 is usually a 30 kg / cm 2 abs line and is connected to, for example, the low-temperature second reheat line 16, and the medium-pressure leak line 43 is a 10 kg / cm 2 abs line. Collect in the air. The third seal steam line 44 is supplied with the seal steam adjusted by the seal steam regulator 47 to a constant pressure, for example, 1.3 kg / cm 2 abs. The fourth ground capacitor line 45 is under atmospheric pressure and is connected to the ground capacitor 46. As shown in FIG. 3, since the leak vapor pressure of the first shaft packing part 35 and the leak vapor pressure of the third shaft seal packing part 37 are different from each other, a step portion is formed on the rotor 1 at a portion where the leak vapor pressure is different. If provided,
It is possible to make the left and right packing thrust forces different. Therefore, at the turbine design stage, it is possible to predict the thrust forces and set the rotor step to set the shaft diameter difference to the optimum value so that the thrust forces of different directions cancel each other out. Is.

ところで、このような蒸気タービンにおいて、翼効率低
下などに伴いタービン内部の圧力配分が経年とともに変
化し、それに基づきスラスト力も変化する。特に、今後
建設が予定される超々臨界圧火力プラント(主蒸気圧力
4500〜5000psig、主蒸気温度1100〜1200゜F)において
は、ボイラーからの酸化スケールによるタービンノズル
翼のパーテクルエロージヨン、溶出金属のタービン翼へ
の付着等により、タービン内部圧力配分変化が予想され
る。
By the way, in such a steam turbine, the pressure distribution inside the turbine changes over time due to a decrease in blade efficiency, and the thrust force also changes accordingly. In particular, super-supercritical thermal power plants (main steam pressure
At 4500 to 5000 psig and main steam temperature of 1100 to 1200 ° F), it is expected that the pressure distribution inside the turbine will change due to the particle erosion of the turbine nozzle blade due to the oxide scale from the boiler and the adhesion of the dissolved metal to the turbine blade. It

文献「The Second Year of Operating Experience with
The Philo Supercritical-pressure Unite」Proceedin
g of the America Power Conference Vol XXI−1959に
も述べられている如く、Philoプラントにおいても溶出
金属のタービン翼付着に伴いスラスト力が過大となり、
翼プロフイールの修正に長期間プラントを停止したこと
が述べられている。
Reference `` The Second Year of Operating Experience with
The Philo Supercritical-pressure Unite '' Proceedin
As described in g of the America Power Conference Vol XXI-1959, the thrust force becomes too large due to the adhesion of the dissolved metal to the turbine blades at the Philo plant.
It is stated that the wing profile was modified to shut down the plant for an extended period of time.

〔発明の目的〕[Object of the Invention]

本発明は、スラスト力の経年変化に対して、特にタービ
ンに特殊な加工を施すことなく、かつプラントを停止す
ることなくスラスト力を許容値以下に低減することので
きるスラスト力調整装置を提供することにある。
The present invention provides a thrust force adjusting device capable of reducing the thrust force below a permissible value without subjecting the turbine to special processing and against the secular change of the thrust force, and without stopping the plant. Especially.

〔発明の概要〕[Outline of Invention]

すなわち本発明は、タービンロータの軸方向に連続して
設けられているパツキングの、その隣接したパツキング
間に対応する部分のロータの軸径を異ならせて形成する
とともに、前記隣接するパツキングとロータとによつて
構成される閉空間に連通し、かつタービン外の圧力源に
連通する通路手段と、該通路手段に設けられ前記閉空間
の液体圧力を調整する圧力調整手段と、前記タービンロ
ータのスラスト軸受のスラスト力を検出する手段と、前
記閉空間の圧力を検出する手段と、前記スラスト力検出
手段の信号から所望のスラスト力にするための圧力値を
演算する手段と、前記演算された圧力値と閉空間圧力値
との偏差を打ち消すように前記圧力調整手段を制御する
制御手段とを備えるようになし所期の目的を達成するよ
うにしたものである。
That is, according to the present invention, the packings that are continuously provided in the axial direction of the turbine rotor are formed by changing the shaft diameters of the rotors at the portions corresponding to the adjacent packings. By means of a passage means communicating with the closed space and constituted by a pressure source outside the turbine, a pressure adjusting means provided in the passage means for adjusting the liquid pressure in the closed space, and a thrust of the turbine rotor. Means for detecting the thrust force of the bearing, means for detecting the pressure in the closed space, means for calculating a pressure value for obtaining a desired thrust force from the signal of the thrust force detecting means, and the calculated pressure A control means for controlling the pressure adjusting means so as to cancel the deviation between the pressure value and the closed space pressure value is provided to achieve the intended purpose. .

〔発明の実施例〕Example of Invention

第4図は、本発明を実施したスラスト力調整装置を備え
た高圧タービンのシール蒸気系統を示し、第5図は、第
1シヤフトパツキング部35の詳細断面図を示す。第4
図において、中圧リークライン43,シール蒸気ライン
44,グランドコンデンサライン45は、第3図に示す
従来品と同様に構成されている。高圧リークライン54
は、ロータ1が大径から小径に変化する段差部1aの回
りに形成された高圧漏洩室52と、ヘツダーもしくは小
容量のタンク56との間に設けられ、タンク56には調
整弁57a,57b,57c,57dを介してライン5
8a,58b,58c,58dに連通している。第1高
圧調整ライン58a,第2高圧調整ライン58b,第1
低圧調整ライン58c,第2低圧調整ライン58dは、
それぞれ高温第1再熱蒸気管,低温第2再熱ライン,脱
気器,コンデンサに接続される。超高圧段11の排気圧
力80Kg/cm2abs程度のプラントでは、58a〜dの各
ラインの圧力は、70Kg/cm2abs,30Kg/cm2abs,1
0Kg/cm2abs,0.05Kg/cm2abs程度となる。
FIG. 4 shows a seal steam system of a high-pressure turbine equipped with a thrust force adjusting device embodying the present invention, and FIG. 5 shows a detailed sectional view of the first shaft packing part 35. Fourth
In the figure, the intermediate pressure leak line 43, the seal vapor line 44, and the ground condenser line 45 are configured similarly to the conventional product shown in FIG. High pressure leak line 54
Is provided between the high pressure leakage chamber 52 formed around the step portion 1a where the rotor 1 changes from the large diameter to the small diameter, and the tank 56 of the header or the small capacity, and the tank 56 has the adjusting valves 57a and 57b. , 57c, 57d through line 5
It communicates with 8a, 58b, 58c and 58d. First high pressure adjustment line 58a, second high pressure adjustment line 58b, first
The low pressure adjustment line 58c and the second low pressure adjustment line 58d are
They are connected to the high temperature first reheat steam pipe, the low temperature second reheat line, the deaerator and the condenser, respectively. The exhaust pressure 80 Kg / cm 2 abs about plant Ultra high pressure stage 11, the pressure of each line of 58a~d is, 70Kg / cm 2 abs, 30Kg / cm 2 abs, 1
It becomes about 0 Kg / cm 2 abs and 0.05 Kg / cm 2 abs.

第5図において、超高圧排気部からの漏洩蒸気48はロ
ータ1とくし歯50の間のすき間を左方に流れ、漏洩蒸
気室52に流入する。くし歯50は、パツキンヘツド5
1に植込まれており、パツキンヘツド51は、ロータ1
の軸方向に複数個並設されパツキンケース49に保持さ
れる。漏洩蒸気室52の蒸気は高圧リークライン54を
通つてタンク56に導かれる。一方、残留漏洩蒸気55
は、更にパツキングくし歯50とロータ1間を低圧側に
流れ、中圧リークライン43へと流れる。漏洩蒸気室5
2の個所でロータ径は、高圧側径φDから低圧側径φD
へと変化している。室52内の蒸気圧力をPとすれ
ば、この径の変化した部分すなわち段付部1aでロータ
1に次で示す大きさのスラスト力Fが作用する。
In FIG. 5, the leaked steam 48 from the ultrahigh pressure exhaust portion flows leftward through the gap between the rotor 1 and the comb teeth 50, and flows into the leaked steam chamber 52. Comb teeth 50 are packed head 5
1 and the packing head 51 is attached to the rotor 1
A plurality of them are arranged side by side in the axial direction and are held by the packing case 49. The steam in the leaked steam chamber 52 is guided to the tank 56 through the high pressure leak line 54. On the other hand, residual leaked steam 55
Further flows between the packing comb teeth 50 and the rotor 1 on the low pressure side, and then flows to the intermediate pressure leak line 43. Leak steam room 5
The rotor diameter at 2 points is from high pressure side diameter φD to low pressure side diameter φD
It has changed to 0 . If the steam pressure in the chamber 52 is P 0 , the thrust force F having the magnitude shown below acts on the rotor 1 at the portion where the diameter changes, that is, the stepped portion 1a.

となる。従来は、高圧リークラインは低圧第2再熱ライ
ン等に接続されているためP値は接続先の圧力に依存
しており、通常運転時には一定である。
Becomes Conventionally, since the high-pressure leak line is connected to the low-pressure second reheat line or the like, the P 0 value depends on the pressure at the connection destination and is constant during normal operation.

本発明にあつては、前記Pの値を外部より制御可能と
して、スラスト力Fを変え得るようにした。すなわち、
第4図の系統図によれば、室52の圧力は、タンク56
の圧力に等しい。タンク56の圧力は調整弁57a〜d
の開度を調整することにより最大70Kg/cm2absより最
小0.05Kg/cm2absまで変化させることができる。し
たがつて、室52の圧力Pが30Kg/cm2absのとき、
高圧ロータ1全体に発生するスラスト力が許容値以下に
なるようにしておけば、経年変化により、ロータ1の左
方向スラスト力が大きくなつてきたときは、室52の圧
力Pを上げることによつて、増大したスラスト力を打
ち消すことができる。また、反対に、右向きのスラスト
力が増大したときは、室52の圧力Pを小さくすれ
ば、段部1aに生ずるスラスト力Fは小さくなり、スラ
スト力を全体としてバランスさせることが可能である。
In the present invention, the value of P 0 can be controlled from the outside so that the thrust force F can be changed. That is,
According to the system diagram of FIG. 4, the pressure in the chamber 52 is
Equal to the pressure of. The pressure of the tank 56 is adjusted by adjusting valves 57a to 57d.
It can be varied from a maximum 70 Kg / cm 2 abs to a minimum 0.05 Kg / cm 2 abs by adjusting the degree of opening. Therefore, when the pressure P 0 of the chamber 52 is 30 kg / cm 2 abs,
If the thrust force generated in the entire high-pressure rotor 1 is set to be equal to or less than the allowable value, when the leftward thrust force of the rotor 1 increases due to aging, the pressure P 0 in the chamber 52 should be increased. Therefore, the increased thrust force can be canceled out. On the contrary, when the thrust force to the right increases, the thrust force F generated in the stepped portion 1a becomes smaller by reducing the pressure P 0 of the chamber 52, and the thrust force can be balanced as a whole. .

一例として、D=724mm,D=660mmに設定室5
2の圧力Pを最大60Kg/cm2absより最小20Kg/cm
2absまで変化させるとスラスト力Fの変化は約28ton
となる。つまり、スラスト力で設定値をその中間にして
おけば±14tonの範囲までスラスト力が変化しても、
それを打ち消すことができる。スラスト力の経年変化は
急激に生ずるものではないので、タンク56に接続され
るライン58a〜dの調整弁57a〜dは、手動式のニ
ードル弁とし、定期的に、作業者がスラスト軸受の面圧
を測定して、弁57a〜dを調整し、タンク内圧力を所
望の圧力値に調整することで、スラスト力を許容値以下
にコントロールすることができる。
As an example, the setting chamber 5 is set to D = 724 mm and D 0 = 660 mm.
2 pressure P 0 is a maximum of 60 kg / cm 2 abs and a minimum of 20 kg / cm
When changing to 2 abs, the change in thrust force F is about 28 tons.
Becomes In other words, if the set value is set in the middle with the thrust force, even if the thrust force changes to the range of ± 14 tons,
You can cancel it. Since the secular change of the thrust force does not occur suddenly, the adjusting valves 57a to 57d of the lines 58a to 58d connected to the tank 56 are manually operated needle valves, and the operator periodically checks the surface of the thrust bearing. By measuring the pressure, adjusting the valves 57a to 57d, and adjusting the tank internal pressure to a desired pressure value, the thrust force can be controlled to be equal to or lower than the allowable value.

また、スラスト力の経年変化は、特定の方向に増大する
傾向があるので、最初の設定を、経年変化で増大する方
向のパツキングスラスト力が最大もしくは、経年変化で
増大する方向とは反対方向のパツキングスラスト力が最
小となるようにPの値を設定しておけば、経年変化の
調整幅は更に大きくなる。
In addition, since the secular change of thrust force tends to increase in a specific direction, the initial setting is the direction in which the packing thrust force in the direction of increasing with time is the maximum or the direction opposite to the direction of increasing with increasing secular change. If the value of P 0 is set so as to minimize the packing thrust force of, the adjustment range of the secular change becomes even larger.

蒸気漏洩室52内の圧力は、第1シヤフトパツキング部
35のシール効果を損わない範囲で自由に設定可能であ
るが、超高圧段の排気圧力が80Kg/cm2abs程度のもの
では、調整範囲は60〜20Kg/cm2absとすることが好
ましい。この下限値20Kg/cm2absは、中圧リークライ
ン43の圧力10Kg/cm2absよりも高い値に保持した方
が、シヤフトパツキング部35全体として、排気側から
ロータ端部へ向けて徐々にリーク圧力が低くなり、シー
ル効果を損うことがない。
The pressure in the steam leakage chamber 52 can be freely set within a range that does not impair the sealing effect of the first shaft packing part 35, but if the exhaust pressure of the ultra-high pressure stage is about 80 kg / cm 2 abs, The adjustment range is preferably 60 to 20 kg / cm 2 abs. The lower limit 20 Kg / cm 2 abs is better to hold to a higher value than the pressure 10 Kg / cm 2 abs medium pressure Lee Klein 43, as a whole shear shift Patsu King unit 35, toward the exhaust side to the rotor end gradually The leak pressure is low and the sealing effect is not impaired.

ロータの段差1aと、蒸気圧力が調整可能な蒸気漏洩室
とは、中圧リークラインの個所へ設けることも可能であ
るが、この場合には室の最大圧力を、高圧リークライン
の圧力より、低い値に設定しなければならないのでスラ
スト力の調整幅はせまくなる。また、このパツキンスラ
スト力調整装置を第2シヤフトパツキン部36に設ける
ことも可能である。この場合には、中圧リークライン4
3の個所に設けることになり、ロータの段差をこの部分
に設け、中圧リークラインに圧力調整弁を配置すれば良
い。パツキングスラスト力調整装置は、1本のロータに
ついて2個所設けることも可能である。
The rotor step 1a and the steam leak chamber where the steam pressure can be adjusted can be provided at the location of the medium pressure leak line, but in this case, the maximum pressure of the chamber is higher than the pressure of the high pressure leak line. Since it has to be set to a low value, the adjustment range of thrust force becomes narrow. Further, it is also possible to provide this packing force adjusting device on the second shaft packing portion 36. In this case, the medium pressure leak line 4
Since the rotor is provided at the third position, the step of the rotor may be provided at this portion, and the pressure regulating valve may be arranged at the intermediate pressure leak line. It is also possible to provide two packing thrust force adjusting devices for one rotor.

第6図は、スラスト力を自動的に調整する実施例を示し
ている。スラスト力の経年変化は、特定の方向にのみ生
ずることが判つているから、スラスト軸受7にサーモカ
ツプル60のような温度センサを設けておき、スラスト
軸受メタル温度Tをスラスト力演算器61に入力し、
メタル温度Tからスラスト力Fを求める。求められ
たスラスト力Fは比較器もしくは演算器62で、許容
値Fとの比較が行われる。もし許容値を越える場合に
は、偏差ΔFを演算器63に入力して、この偏差を打ち
消すに必要な漏洩蒸気室52圧力Pを求め、このP
と室52の実際の圧力Pとを比較器64で比較し、偏差
ΔPが零となるよう、アクチエータ70を介して調整弁
57a〜dをフイードバツク制御する。つまり、圧力セ
ンサ65で検知された圧力Pが、許容スラストFと現
実のスラスト力Fとの偏差ΔFを打ち消すに必要なP
の値を目標値としてフイードバツク回路が構成されて
いることになる。
FIG. 6 shows an embodiment in which the thrust force is automatically adjusted. It is known that the secular change of the thrust force occurs only in a specific direction. Therefore, a temperature sensor such as the thermocouple 60 is provided in the thrust bearing 7 and the thrust bearing metal temperature T 0 is set in the thrust force calculator 61. Input,
The thrust force F 0 is calculated from the metal temperature T 0 . The calculated thrust force F 0 is compared with the allowable value F r by the comparator or calculator 62. If when exceeding the allowable value, enter the deviation ΔF to the arithmetic unit 63 obtains the leakage steam chamber 52 the pressure P 0 required to cancel the deviation, the P 0
And the actual pressure P in the chamber 52 are compared by the comparator 64, and the adjusting valves 57a to 57d are feed-back controlled via the actuator 70 so that the deviation ΔP becomes zero. That is, the pressure P detected by the pressure sensor 65 is P required to cancel the deviation ΔF between the allowable thrust F r and the actual thrust force F 0.
The feedback circuit is configured with the value of 0 as the target value.

この実施例では、スラスト力は、タービンの運転中常時
監視されていることになり、許容値を越えると目的的
に、スラスト力の調整が行われ、許容値以下に保持でき
る。尚、スラスト力が許容値を越えると警報装置66を
作動させることも可能である。スラスト力の検出はサー
モカツプルの他に、圧力センサによつて直接スラスト力
を検知することもでき、この場合には、直接Fが検出
できるので演算器61は省略できる。
In this embodiment, the thrust force is constantly monitored during the operation of the turbine. When the thrust force exceeds the allowable value, the thrust force is adjusted, and the thrust force can be maintained below the allowable value. It is also possible to activate the alarm device 66 when the thrust force exceeds the allowable value. In addition to the thermocouple, the thrust force can be detected directly by a pressure sensor. In this case, F 0 can be directly detected, so that the computing unit 61 can be omitted.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、本発明によれば、スラスト力の経
年変化による過大スラスト力をタービンを停止分解しな
いで、低減することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the excessive thrust force due to the secular change of the thrust force without stopping and disassembling the turbine.

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

第1図は、公知の2段再熱タービンの構成図、第2図
は、高圧タービンのスラスト力を説明するための概略
図、第3図は、公知のシール蒸気系統を示す系統図、第
4図は、本発明を実施した高圧タービンのシール蒸気系
統を示す系統図、第5図は、シヤフトパツキング部の詳
細断面図、第6図は、調整弁の制御ブロツク図である。 1……高圧ロータ、2……中圧ロータ、4……軸受、7
……スラスト軸受、10……高圧タービンケーシング、
11……超高圧段、15……高圧段、32……バケツト
スラスト力、33……ホイールスラスト力、34……パ
ツキングスラスト力、35……第1シヤフトパツキング
部、43……中圧リークライン、52……漏洩蒸気室、
56……タンク、57a〜d……調整弁、60……サー
モカツプル、61……スラスト力演算器、70……アク
チエータ。
FIG. 1 is a configuration diagram of a known two-stage reheat turbine, FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the thrust force of a high-pressure turbine, and FIG. 3 is a system diagram showing a known seal steam system, FIG. 4 is a system diagram showing a seal steam system of a high-pressure turbine embodying the present invention, FIG. 5 is a detailed sectional view of a shaft packing portion, and FIG. 6 is a control block diagram of a regulating valve. 1 ... High-pressure rotor, 2 ... Medium-pressure rotor, 4 ... Bearing, 7
...... Thrust bearing, 10 ...... High-pressure turbine casing,
11 ... Ultra-high pressure stage, 15 ... High pressure stage, 32 ... Bucket thrust force, 33 ... Wheel thrust force, 34 ... Packing thrust force, 35 ... First shaft shifting part, 43 ... Medium Pressure leak line, 52 ... Leakage steam chamber,
56 ... Tank, 57a-d ... Regulator valve, 60 ... Thermocouple, 61 ... Thrust force calculator, 70 ... Actuator.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柴下 直昭 茨城県日立市幸町3丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 金子 了市 茨城県日立市幸町3丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 (56)参考文献 特公 昭46−3209(JP,B1) 特公 昭44−5624(JP,B1) 特公 昭52−24162(JP,B2) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Naoaki Shibashita 3-1-1 Sachimachi, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hitachi Ltd. Hitachi factory (72) Inventor Ryoichi Kaneko 3 Saiwaicho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture 1-1-1, Hitachi Ltd., Hitachi Works (56) References Japanese Patent Publication No. 46-3209 (JP, B1) Japanese Publication No. 44-5624 (JP, B1) Japanese Publication No. 52-24162 (JP, B2) )

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ケーシングとタービンロータ間のシールの
ためにタービンロータ端近傍に軸方向に連続して、複数
のパツキングを有するものにおいて、隣接したパツキン
グ間に対応する部分のロータの軸径を異ならせて形成す
るとともに、前記隣接するパツキングとロータとによつ
て構成される閉空間に連通し、かつタービン外の圧力源
に連通する通路手段と、該通路手段に設けられ前記閉空
間の流体圧力を調整する圧力調整手段と、前記タービン
ロータのスラスト軸受のスラスト力を検出するスラスト
力検出手段と、前記閉空間の圧力を検出する圧力検出手
段と、前記スラスト力検出手段の信号から所望のスラス
ト力にするための圧力値を演算する手段と、前記演算さ
れた圧力値と閉空間圧力値との偏差を打ち消すように前
記圧力調整手段を制御する制御手段とを備えたことを特
徴とするタービンのスラスト力調整装置。
1. A rotor having a plurality of packings axially continuous near the end of the turbine rotor for sealing between the casing and the turbine rotor, and if the rotor shaft diameters of the portions corresponding to the adjacent packings are different. And a fluid passage in the closed space provided in the passage means, the passage means communicating with a closed space formed by the adjacent packing and the rotor and communicating with a pressure source outside the turbine. Pressure adjusting means, thrust force detecting means for detecting the thrust force of the thrust bearing of the turbine rotor, pressure detecting means for detecting the pressure in the closed space, and a desired thrust from the signal of the thrust force detecting means. A means for calculating a pressure value for converting into a force, and the pressure adjusting means for canceling the deviation between the calculated pressure value and the closed space pressure value. Thrust force adjusting device of the turbine, characterized in that a Gosuru control means.
【請求項2】前記圧力調整手段は、前記閉空間に連通す
る圧力ヘツダーと、このヘツダーに異なつた複数の圧力
源とを連通する管路と、この管路に設けられた調整弁と
より構成されたことを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載のタービンのスラスト力調整装置。
2. The pressure adjusting means comprises a pressure header communicating with the closed space, a conduit communicating with a plurality of pressure sources different from the header, and a regulating valve provided in the conduit. The thrust force adjusting device for a turbine according to claim 1, wherein
JP58146401A 1983-08-12 1983-08-12 Turbine thrust adjustment device Expired - Lifetime JPH0615809B2 (en)

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JPS6040703A JPS6040703A (en) 1985-03-04
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JP2021110289A (en) * 2020-01-10 2021-08-02 東芝エネルギーシステムズ株式会社 Turbine and thrust force adjustment method
JPWO2023100457A1 (en) * 2021-11-30 2023-06-08

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JPS6040703A (en) 1985-03-04
AU555005B2 (en) 1986-09-11

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