JPH06193406A

JPH06193406A - タ−ビンの強制冷却装置

Info

Publication number: JPH06193406A
Application number: JP35724892A
Authority: JP
Inventors: Eiji Tsunoda; 英治角田; Eizo Hayashi; 栄蔵林; Joji Kaneko; 丈治金子
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1992-12-24
Filing date: 1992-12-24
Publication date: 1994-07-12

Abstract

(57)【要約】【構成】上半外部ケーシング３９ａと下半外部ケーシン
グ３９ｂとから外部ケーシングを有すると共に、第一内
部ケーシング４０と第二内部ケーシング４１とからなる
内部ケーシングを有する複流型タービンを強制冷却する
装置において、蒸気通路部を第一冷却流路とする一方、
第一内部ケーシング４０と第二内部ケーシング４１とに
より形成される空間を第二冷却流路として、これら第一
冷却流路と第二冷却流路へ外部の冷却空気を導入して外
部へ排出する冷却空気導入排出手段と、静止部と回転部
の接触を回避するためにロータと静止部との伸び差に基
づいて第一冷却流路の流量を制御し、かつ、上半外部ケ
ーシングと下半外部ケーシングとの温度差に基づいて第
二冷却流路の流量を制御する制御手段とを設ける。【効果】冷却時間の大幅な短縮を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、蒸気タービンの停止直
後の高温状態にある蒸気タービンの強制冷却装置に係わ
り、特に多重ケーシング構造より成るタービンを安全且
つ迅速に冷却する蒸気タービンの強制冷却装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】蒸気タービン装置は、図１１に示す如
く、高圧タービン１と中圧タービン２と低圧タービン３
を組合せて構成される。高圧タービン１と中圧タービン
２は同一軸に連結される型式と２軸に分けて配置する型
式がある。

【０００３】ボイラＡで発生させた主蒸気は、主蒸気管
４、主蒸気止め弁５、蒸気加減弁６を介して高圧タービ
ン１の蒸気導入部からこの高圧タービン１内に導入され
仕事をさせる。そして、高圧タービン１の蒸気排気部か
ら高圧タービン排気管７に排気された蒸気は、再熱器Ｂ
にて再熱された蒸気を組合せ再熱弁８を介して中圧ター
ビン２の再蒸気導入部からこの中圧タービン２内に導入
されて仕事をさせる。さらに、中圧タービン２の蒸気排
気部からクロスオーバ管９に排出された蒸気は低圧ター
ビン３に送られ、仕事をさせ、低圧タービン３から排出
された蒸気は復水器１０に回収される。

【０００４】なお、図中の１１は真空ポンプを示し、こ
れは復水器１０内の真空度を維持するように動作する。

【０００５】上記した蒸気タービン装置の高圧タービン
の内部の多重ケーシング構造の一例を図１２に示す断面
略図で説明すると、まず、ボイラＡから高圧タービンに
導入される蒸気は、高圧外部ケーシング１２の主蒸気導
入部１２ａに入り、次に高圧内部ケーシング１３に導か
れる。高圧内部ケーシング１３に流入した蒸気は、図示
矢印に示す如く、蒸気通過部を流れて、高圧ロータ１４
に回転力を与えることにより、蒸気の圧力と温度が低下
した後に主蒸気排出部１２ｂから高圧タービン排気管７
を介してボイラの再熱器Ｂに流れる。

【０００６】ところで、上述した蒸気タービン装置を定
期的に点検する場合、あるいは、故障のため解放検査す
る場合、蒸気タービン装置を停止させ、更に高温となっ
た部分を冷却しなければ分解することもできず、点検や
修理が不可能である。

【０００７】蒸気タービン装置の内で低圧タービン３は
中圧タービン２からの排気蒸気がそのまま供給されるた
め、３００℃程度になるだけであるから、低圧タービン
３は停止させた後自然放置しておくだけでも比較的短時
間で冷却が進み、特別の冷却手段を特に必要としない。

【０００８】一方、ボイラＡから、あるいは、再熱器Ｂ
から５００℃〜６００℃に昇温された主蒸気、あるい
は、再熱蒸気が各々供給される高圧タービン１および中
圧タービン２は、停止させたとき高温状態にある。高温
状態にある高圧および中圧タービンのうち特に高圧ター
ビンでは、通常の運転中には高圧の蒸気を内部に導入す
るためにケーシングの肉厚を厚くしており、自然放熱に
より分解できる温度に冷えるまでには長時間を要する。
従って、特別の冷却手段により冷却時間を短縮しなけれ
ば、長時間後でないと点検や修理ができず、その間蒸気
タービン装置の運転が不可能となり、電力供給に支障を
来すことにもなる。

【０００９】そこで、従来は高圧タービンの排気管に設
置された安全弁から空気を吸い込み、主蒸気管から復水
器に排出することによって、高圧タービンの冷却時間の
短縮を図っていた（例えば、ＦＯＲＣＥＤＣＯＯＬＩＮ
ＧＯＰＥＲＡＴＩＯＮＯＮＴＨＥＬＭＺＫー
２００ー１３０ＴＵＲＢＩＮＥ１９７６，ＺＷＡＮ
ＧＡＢＫＵＨＬＵＮＧＶＯＮＴＵＲＢＩＮＥＤＥ
Ｒ５００ＭＷＢＬＯＣＫＥＤＵＲＣＨＡＮＳＡ
ＵＧＥＮＶＯＮＬＵＦＴ１９８４）。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
タービンの強制冷却装置では、次の問題がある。

【００１１】まず、第１には、従来の技術によれば、通
常運転中に比較的低い温度となっている高圧排気部から
冷却用の空気を導入し、主蒸気導入部から排出させる手
段（例えば、特開昭５６ー３２０１４号公報，特開昭５
６ー１６２２１２号公報，特公平３ー４７２３号公報）
を採用しているが、この手段ではタービンの蒸気通路部
を冷却用の空気がターニング運転中のタービン・ロータ
に対して逆方向から当たるから、冷却に必要な空気が多
量に流れず、タービンの冷却時間の短縮を十分に図るこ
とは困難であるという問題がある。上記従来技術が高圧
排気部から冷却用の空気を導入し、蒸気導入部から排出
させているのは、強制冷却時に発生するかもしれないタ
ービンの熱歪や熱応力を抑制するためと考えられるが、
次の理由からその必要性はない。

【００１２】すなわち、タービン停止時に５００℃〜６
００℃の高温状態の高圧タービンでも、強制冷却によっ
て１日程度の時間をかけて冷却すれば、部材の疲労をも
たらす程の熱歪みや熱応力が発生することはない、この
ことは完全冷機状態の蒸気タービンを８時間から１６時
間程度の時間をかけて起動し、５００℃〜６００℃まで
上昇する際に発生する熱歪みや熱応力が、許容できる範
囲内にあることからも容易に推察できることである。

【００１３】従って、特公平３ー４７２３号公報のよう
に主蒸気導入部に接続した空気吸入装置を用いて高圧排
気管部から外気を導入する手段にする必然性はなく、こ
のような手段では、冷却に必要充分な空気流量を流すこ
とができないから、タービンを分解できる温度まで冷却
するためには長時間を要する。

【００１４】また、第２には、特公平３ー４７３２号公
報に代表される従来技術では、ロータが内部ケーシング
等の静止部より速く冷却され、両者に伸び差が生じ、タ
ーニング運転中のロータがノズルに接触して損傷を生じ
るという問題がある。すなわち、冷却用の空気は、内部
ケーシング内を通って外部に排出されるために、内部ケ
ーシングよりも表面積が大きく、且つ重量の少ないロー
タとロータに装着されている羽根がより大きな冷却効果
を受け、ロータと羽根が内部ケーシングよりも速く冷却
される。このためにロータはケーシング等の静止部より
も熱膨張の減少が速くなり、この間に伸び差が生じる。

【００１５】公知の如く、タービンのロータとノズルの
間は通常運転に於ける負荷変化時の内部温度変化によっ
ても両者が接触しない範囲で、微少な軸方向（ロータ長
手方向）間隙で相対するように製作されており、強制冷
却時にロータがケーシングよりも速く冷却されれば、ノ
ズルとロータとの伸び差が生じて、ターニングによって
回転しているロータが静止しているノズルに接触して損
傷する可能性がある。

【００１６】また、高圧タービンでは内部ケーシング内
にノズルを有しており、このノズルとロータに装着した
羽根の外周との間隙や、ロータシャフトとノズル内周に
設けたラビリンスパッキンの間隙も、タービンの通常運
転中に接触しない範囲で、微少な半径方向間隙に製作さ
れている。このため、ケーシングの上・下半に温度差が
生じる、上・下半の熱膨張差によりケーシングは湾曲
し、回転しているロータシャフトが静止しているラビリ
ンスパッキンあるいは羽根外周がノズルと接触して損傷
する可能性がある。

【００１７】そこで、本発明は、タービンを短時間で冷
却し、かつ、ターニング運転中にノズル等の静止部との
接触によるロータの損傷を未然に防止するタービンの強
制冷却装置を提供することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上半外部ケーシングと下
半外部ケーシングとから外部ケーシングを有すると共
に、この外部ケーシングの内側に形成される第一内部ケ
ーシングと第二内部ケーシングとからなる内部ケーシン
グを有し、この内部ケーシングとロータとにより蒸気通
路部を形成し、下半外部ケーシングの中間部に配置され
る蒸気導入部から第一内部ケーシングを経由して導入さ
れる蒸気を蒸気通路部へ噴出させて、内部ケーシングの
静止部に対して回転部であるロータを回転させた後に、
上半外部ケーシングの両側に配置される蒸気排出部から
蒸気を排出する構成の複流型タービンを強制冷却するタ
ービンの強制冷却装置において、蒸気通路部を第一冷却
流路とする一方、第一内部ケーシングと第二内部ケーシ
ングとにより形成される空間を第二冷却流路として、こ
れら第一冷却流路と第二冷却流路へ外部の冷却空気を導
入して外部へ排出する冷却空気導入排出手段と、静止部
と回転部の接触を回避するためにロータと静止部との伸
び差に基づいて第一冷却流路の流量を制御し、かつ、上
半外部ケーシングと下半外部ケーシングとの温度差に基
づいて第二冷却流路の流量を制御する制御手段とを設け
るようにしたものである。

【００１９】

【作用】上記構成により、高温状態にあるタービンを強
制冷却しても、ロータと静止部との伸び差が過大になら
ず、かつ、上半と下半のケーシングの温度差による湾曲
が過大にならないから回転部と静止部が冷却過程で接触
を防止しつつ強制冷却される。このためタービンは短時
間に冷却できる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００２１】図１は本発明の第１実施例を示す高圧ター
ビンに適用した冷却用空気管系統図である。図におい
て、送風機１５は冷却用空気Ｃを図示省略するフィルタ
を介して大気から高圧タービン１へ送るため吸い込み昇
圧する。熱交換器１６は、送風機１５の圧縮作用により
昇圧された空気をタービン内部に過大な熱応力を生じさ
せない範囲で、メタル温度より充分低温の冷却空気とす
る。

【００２２】熱交換器１６の出口側は、２系統に分岐さ
れ、一方の接続管１７は蒸気加減弁出口側の主蒸気管４
に接続しており、この一方の接続管１７には、止め弁１
８および流量制御弁１９を配設している。熱交換器１６
の出口側で分岐する２系統の他方の接続管は、高圧ター
ビン１の高圧外部ケーシング１２の上半側に設けた冷却
空気上半導入孔２０および下半側に設けた冷却空気下半
導入孔２１に接続し、止め弁２２と流量制御弁２３，２
４を配設している。この止め弁１８と止め弁２２は強制
冷却を開始する直前に開かれる。

【００２３】流量制御弁１９は、主蒸気管４を介して内
部ケーシングの内側、すなわち、蒸気通路部を流れる冷
却空気の流量を制御するもので、流量制御弁２３は外部
ケーシングと内部ケーシングの間を流れる冷却空気う
ち、上半側に流れる空気の流量を制御するもので、流量
制御弁２４は同じく外部ケーシングと内部ケーシングの
間を流れる冷却空気のうち、下半側に流れる空気の流量
を制御する目的で設置している。

【００２４】高圧タービン排気管７に設けた冷却空気排
出管２５と冷却空気排出弁２６は、高圧タービン１を強
制冷却するときに使用するもので、送風機１５によって
高圧タービン１内に押し込まれた冷却空気は冷却空気排
出弁２６を開くことにより、冷却空気排出口Ｄから排出
される。

【００２５】ケーシング上半メタル温度検出熱電対２７
は、高圧外部ケーシング１２と高圧内部ケーシング１３
との上半部空間の温度を検出する。ケーシング下半メタ
ル温度検出熱電対２８は、高圧外部ケーシング１２と高
圧内部ケーシング１３との下半部空間の温度を検出す
る。

【００２６】上記した図１の構成の強制冷却系統では、
強制冷却時、図２に示すタービンの内部の略図の如く、
図１に示す止め弁１８と止め弁２２が開かれた後に、流
量制御弁２３の開動作により、冷却空気が主として、上
半の黒い矢印方向へ流れ、高圧外部ケーシング１２の上
半内面と高圧内部ケーシング１３の上半外面を冷却した
後に、高圧内部ケーシング１３に形成された冷却空気導
入孔１３ａから高圧内部ケーシング１３の蒸気通路部に
流入し、高圧内部ケーシング１３と高圧ロータ１４を冷
却して冷却空気排出管２５と冷却空気排出弁２６から大
気に排出される。

【００２７】また、流量制御弁２４の開動作により冷却
空気が主として下半の黒い矢印方向へ流れ高圧外部ケー
シング１２の下半内面と高圧内部ケーシング１３に形成
された冷却空気導入孔１３ｂから高圧内部ケーシング１
３の蒸気通路部に流入し、高圧内部ケーシング１３と高
圧ロータ１４を冷却して冷却空気排出管２５と冷却空気
排出弁２６から大気に排出される。

【００２８】一方、流量制御弁１９を介して冷却空気が
主蒸気導入部１２ａから、図示白い矢印に示す如く導入
され、高圧ロータ１４と高圧内部ケーシング１３で形成
される蒸気通路部を冷却流路として流れる。この結果、
高圧タービン１を強制冷却し、流入した空気は、冷却空
気排出弁２６から排出される。なお、強制冷却時に蒸気
加減弁６は閉じている。ところで、図２で説明した高圧
外部ケーシング１２と高圧内部ケーシング１３とは、図
２のＺーＺ断面に示す図３のようになっており、高圧外
部ケーシング１２の上部左右に各々冷却空気上半導入孔
２０が形成される一方、高圧外部ケーシング１２の下部
左右に各々冷却空気下半導入孔２１が形成され、均等に
冷却空気が導入されるようになっている。

【００２９】次に、本実施例の制御装置を図４を参照し
て説明する。

【００３０】図示する制御装置では、制御部２９は高圧
タービン上半メタル温度検出信号ａと高圧タービン下半
メタル温度検出信号ｂに基づいて強制冷却の完了と続行
を制御する。制御部３０は、高圧タービン上半メタル温
度検出信号ａと高圧タービン下半メタル温度検出信号ｂ
と強制冷却続行信号ｄとにより論理積を出力するＡＮＤ
３１を介して入力し、上下半メタル温度差を計算し、温
度差信号ｃに応じて流量制御弁２３および流量制御弁２
４を制御する。制御部３２は強制冷却続行信号ｄとター
ビン高圧伸び差検出信号ｅとの論理積を出力するＡＮＤ
３３を介して入力したタービン高圧伸び差検出信号ｅと
予め設定された値と比較して、その偏差に応じて流量制
御弁１９を制御する。

【００３１】まず、内部ケーシングの内側、すなわち、
蒸気通路部を流れる冷却空気は、図２の白い矢印に示す
如く、内部ケーシングの内側と共にロータを冷却してか
ら冷却空気排出管２５、冷却空気排出弁２６を通って排
出される。この状態で、冷却空気の流量が多いと、高圧
ロータ１４の温度の低下速度がケーシングの温度の低下
速度よりも速くなり、ロータの熱膨張がよく速く減少す
るので、いわゆるロータショート状態になる。この場
合、制御部３２に図示省略するタービン高圧伸び差検出
手段からの大きなタービン高圧伸び差検出信号ｅがＡＮ
Ｄ３３により入力する。制御部３２では、予め設定され
た伸び差設定値とタービン高圧伸び差検出信号ｅと比較
され、この結果、両者の差が小さければ、流量制御弁１
９が絞らる。これによって、図２の白い矢印で示される
冷却空気が減少してロータショート状態が解消される。
また、ロータの温度低下速度がケーシングの温度低下速
度よりも低くなる。いわゆる、ロータロング状態になる
と、タービン高圧伸び差検出信号ｅと伸び差設定値との
差が大きくなり、流量制御弁１９が開かれ、図２の白い
矢印で示す冷却空気が増加してロータロング状態が解消
される。

【００３２】このように、ロータはケーシングと比較し
て重量が少なく、さらに、羽根が植わり、ターニング運
転中のロータの熱伝達率が良くなるため、冷え易くなる
ことから、上記の如く両者の伸び差を制御することによ
り、ロータの冷却に要する空気量（蒸気通路部を流れる
冷却空気流量）を内外ケーシングを冷却するために必要
な空気量（内外ケーシング間を流れる冷却空気流量）に
比べて小量で済ますことができる。

【００３３】一方、図２において、流量制御弁２３を通
った冷却空気は、主として、上半に示した黒い矢印の如
く流れ、外部ケーシングの上半内面と内部ケーシングの
上半外面を冷却した後、冷却空気排出管２５と冷却空気
排出弁２６を通って大気に排出される。また、流量制御
弁２４を通った冷却空気は、主として、下半に示した黒
い矢印の如く流れ、外部ケーシングの下半内面と内部ケ
ーシングの下半外面を冷却した後、冷却空気排出管２５
と冷却空気排出弁２６を通って大気に排出される。

【００３４】ここで、外部ケーシングの上半側と下半側
の温度は、図１および図２のケーシング上半メタル温度
検出熱電対２７とケーシング下半メタル温度検出熱電対
２８によって検出される。そして、高圧タービン上半メ
タル温度検出信号ａと高圧タービン下半メタル温度検出
信号ｂとがＡＮＤ３１を介して制御部３０に入力され
る。制御部３０では、上下半メタル温度差が計算され、
この温度差が予め設定された温度差と比較される。この
比較で温度差が上半大のとき流量制御弁２３を開、流量
制御弁２４を閉とし、温度差が小さいとき、流量制御弁
２３を開、流量制御弁２４を開とし、温度差が下半大の
とき流量制御弁２３を閉、流量制御弁２４を開とする。
これによって、流量制御弁２４と流量制御弁２３との開
閉によりロータと静止部とが半径方向で接触しない範囲
のケーシングの湾曲が抑制される。

【００３５】外部ケーシングの上半側と下半側に設けた
ケーシング上半メタル温度検出熱電対２７とケーシング
下半メタル温度検出熱電対２８によって検出された高圧
タービン上半メタル温度検出信号ａと高圧タービン下半
メタル温度検出信号ｂとは制御部２９に入力される。制
御部２９では、目標冷却メタル温度と比較される。この
結果、未だ高圧タービン上半メタル温度検出信号ａと高
圧タービン下半メタル温度検出信号ｂが目標冷却メタル
温度に到達しないとき、強制冷却を続行し、到達したと
き、強制冷却を完了する。

【００３６】次に、本発明の第２実施例を図５および図
６を参照して説明する。

【００３７】図５は高圧タービンに適用した冷却用空気
管系統を示し、図１と異なる点は、止め弁２２の出口側
にバイパス配管３４を設けると共に、止め弁１８の出口
側にバイパス配管３５を設け、このバイパス配管３５
に、真空ポンプ３６を接続したことである。

【００３８】上記構成で、バイパス配管３４は大気に開
放して、バイパス配管３５に配置された真空ポンプ３６
を作動させると、バイパス配管３５を介して、接続管１
７からタービンの内側が真空に引かれる。この結果、大
気の冷却空気がバイパス配管３４から導入され、図６に
示すように、冷却空気上半導入孔２０と冷却空気下半導
入孔２１から冷却空気が高圧外部ケーシング１２と高圧
内部ケーシング１３で形成される空間を流れて冷却空気
導入孔１３ａ，１３ｂから蒸気通路部に流入した後に、
さらに、冷却空気は２つに分かれて１つは接続管１７か
らバイパス配管３５を経て大気に放出される。もう１つ
の前記蒸気流路の冷却空気の一部は、冷却空気排出管２
５と冷却空気排出弁２６を通って大気に放出される。本
実施例によれば、第１実施例と同等の冷却効果が得られ
る。

【００３９】次に、本発明の第３実施例を図７を参照し
て説明する。

【００４０】図７は、第一内部ケーシングと第二内部ケ
ーシングを有する複流型のタービンに本発明を適用した
もので、上半側外部ケーシング３９ａには、冷却空気下
半導入孔２１が設けられ、冷却空気下半導入孔２１には
流量制御弁２３を介して空気導入側に接続されている。
同様に、図示省略するが下半外部ケーシング３９ｂにも
空気導入孔２０が設けられ流量制御弁２４を介して空気
導入側に接続される。また、再熱入口管３８の再熱弁３
７の出口側に接続管１７が配置され、この接続管１７に
は流量制御弁１９を介して空気導入側に接続されてい
る。上半側外部ケーシング３９ａの両端の２つの出口管
４２には、それぞれ冷却空気排出管２５が配置され、冷
却空気排出弁２６を介して冷却空気排出口Ｄに接続され
ている。

【００４１】まず、強制冷却時、図示省略する止め弁が
開かれた後に、流量制御弁２３を介して上半外部ケーシ
ング３９ａに設けられた冷却空気上半導入孔２０から冷
却空気が図示黒い矢印方向へ、つまり、第一内部ケーシ
ング４０と第二内部ケーシング４１により形成される空
間に流入する。この場合に冷却空気は、下半側外部ケー
シング３９ｂに設けられた図示省略する冷却空気下半導
入孔２１と同様の冷却空気下半導入孔２０から第一内部
ケーシング４０と第二内部ケーシング４１とにより形成
される空間から流入する。これら流入した空気は、２つ
の方向に分かれて第一内部ケーシング４０と第二内部ケ
ーシング４１を冷却した後に、ロータ４３と第二内部ケ
ーシング４１で形成される蒸気流路を経てロータ４３を
冷却し、上半外部ケーシング３９ａに設けられる出口管
４２を通り、排気管に分岐して設けられる冷却空気排出
管２５により冷却空気排出弁２６を介して冷却空気排出
口Ｄに排出される。

【００４２】また、再熱弁３７が閉じられ、図示省略す
る止め弁が開かれ流量制御弁１９を介して接続管１７か
ら冷却空気が図示白い矢印方向へ再熱蒸気入口管３８か
らタービン内に流入する。冷却空気は、第一内部ケーシ
ング４０の内側を冷却し、ロータ４３と第一内部ケーシ
ング４０で形成される蒸気流路へ流入し、ロータ４３を
冷却した後に、冷却空気はロータ４３と第二内部ケーシ
ング４１で形成される蒸気流路でロータ４３を冷却す
る。そして、冷却空気は、上半外部ケーシング３９ａの
出口管４２を通り、排気管から分岐する冷却空気排出管
２５に流入して冷却空気排出弁２６を介して冷却空気排
出口Ｄに排出される。

【００４３】上記した強制冷却では流量制御弁１９と流
量制御弁２３，２４とは、上半と下半外部ケーシングの
温度差と内部ケーシングとロータの伸びに基づいて制御
される。すなわち、本実施例の制御装置は、図４に示し
たと同様に構成されており、冷却空気が図示の白い矢印
に示す如く、第一内部ケーシング４０の内側を冷却した
後に、ロータ４３と第一内部ケーシング４０との蒸気通
路でロータ４３を冷却し、さらに、ロータ４３と第二内
部ケーシング４１を冷却してから冷却空気排出管２５、
冷却空気排出弁２６を通って排出される。この状態で、
冷却空気の流量が多いと、ロータ４３の温度の低下がタ
ービンケーシングの低下よりも速くなり、ロータ４３の
熱膨張より速く減少するから、いわゆるロータショート
状態となる。この場合には、タービン伸び差検出信号と
予め設定された伸び差設定信号との差が小さくなり、流
量制御弁１９が絞られる。これによって、図７の白い矢
印で示す冷却空気が減少してロータショート状態が解消
される。

【００４４】また、ロータの温度低下速度がケーシング
の温度低下速度より低くなる、いわゆるロータロング状
態では、タービン伸び差検出信号と伸び差設定信号との
差が大きくなり、流量制御弁１９が開かれ、図７の白い
矢印で示す冷却空気が増加してロータロング状態が解消
される。

【００４５】一方、流量制御弁２３または図示省略する
冷却空気下半導入孔への流量制御弁２４から流入する冷
却空気は、図７の黒い矢印に示すように、主として、外
部ケーシングの上半内側と下半内側と第一内部ケーシン
グ４０と第二内部ケーシング４１とを冷却した後、冷却
空気排出管２５と冷却空気排出弁２６を通って放出され
る。この場合、上下半メタル温度差信号と予め設定され
た設定信号とが比較され、上半大のとき流量制御弁２３
を開として流量制御弁２４を閉とする一方、下半大のと
き流量制御弁２３を閉として流量制御弁２４を開とす
る。これによって、ロータと静止部とが半径方向で接触
しない範囲のケーシングの湾曲が抑制される。

【００４６】次に、本発明の第４実施例を図８を参照し
て説明する。

【００４７】図８は、図７で示した実施例について、再
熱蒸気入口管３８に接続された冷却空気用管に設ける流
量制御弁１９の入口側に真空ポンプ３６等の設備を装備
し、上半側外部ケーシングの出口管４２に設けた冷却空
気排出管２５と冷却空気排出弁２６を通って冷却空気を
排出しようとするものである。

【００４８】この場合、冷却空気は、外部ケーシング３
９の上半、下半に設けた冷却空気上半導入孔２０と冷却
空気下半導入孔２１（下半は図示せず）から、流量制御
弁２３，２４を通って流入する。流入した冷却空気は、
第一内部ケーシング４０と第二内部ケーシング４１の間
の空間から流入して第一内部ケーシング４０と第二内部
ケーシング４１を冷却して、蒸気通路部に入り、蒸気入
口側、出口側に分かれて流れ、ロータ４３を冷却し、出
口側に流れた冷却空気は上半の出口管４２を通って排気
管に設けた冷却空気排出管２５と冷却空気排出弁２６を
通って冷却空気排出口Ｄに排出される。また、入口側に
流れた冷却空気は、再熱蒸気入口管３８に接続された接
続管１７に設けた流量制御弁１９の入口側に設置した真
空ポンプ３６等の設備により排出される。

【００４９】上記第４実施例においても、第３実施例と
同様に制御手段がケーシングの上半下半温度差とケーシ
ングとロータの伸び差に基づいて流量制御弁２３、流量
制御弁２４と流量制御弁１９を制御する。

【００５０】次に、本発明の第５実施例を図９を参照し
て説明する。

【００５１】図９は、図７で説明した再熱蒸気入口管３
８に接続した冷却空気接続管１７に設けた流量制御弁１
９は閉じた場合の実施例を示す。この場合、冷却空気
は、外部ケーシング３９の上半、下半に設けた冷却空気
上半導入孔２０と冷却空気下半導入孔２１（下半は図示
せず）から、流量制御弁２３，２４を通って流入する。
流入した冷却空気は、外部ケーシング３９と第一内部ケ
ーシング４０を冷却した後、第一内部ケーシング４０と
第二内部ケーシング４１の間の空間から蒸気通路部に入
り、蒸気出口側に流れ、ロータ４３を冷却した後、上半
側外部ケーシング３９ａの出口管４２を通って排気管に
設けた冷却空気排出管２５と冷却空気排出弁２６を通っ
て冷却空気排出口Ｄに排出される。

【００５２】ここで、本実施例によるタービンの冷却速
度の一例を図１０を参照して説明すると、１点鎖線Ｔ１
が自然放熱の場合の温度、実線Ｔ２が本実施例の場合の
温度を示す。また、破線Ｔ０は高圧タービンを分解する
ことができる温度を示し、通常１５０℃〜２００℃程度
である。横時軸の日数０の点は、タービンを停止した時
を示している。

【００５３】図示するように、本実施例によれば、ター
ビンを停止してから４日以上経過しないと分解できる温
度まで冷えなかった高圧タービンが、約１日経過すれば
分解できる温度まで冷却することができる。中圧タービ
ンについても同様の速度で冷却することができる。

【００５４】本実施例によれば、ターニング運転中のタ
ービンについてロータと静止部との伸び差によってロー
タがノズル等静止部と軸方向に接続することなく、ま
た、ケーシングの上下温度差によって生じるケーシング
の湾曲によって、ロータとノズルおよびラビリンスパッ
キンとの半径方向の接触が生じることもないため、従来
技術に於いて行われるような、「メタル温度よりわずか
に低い冷却空気の導入」の必要性がなく、低温の空気の
導入により、タービンを自然放熱によるよりも急速に冷
却できるので、冷却に要する日数が大幅に短縮され、タ
ービンの分解点検に要する期間が短縮される。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、回
転部と静止部とが冷却過程で接触を防止しつつ強制冷却
される。従って、高温状態のタービンを冷却空気で急速
に冷却できるからタービンは短時間に冷却することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示すタービンの強制冷却
時の空気配管系統図である。

【図２】図１の第１実施例において強制冷却時のタービ
ン内部の冷却空気の流れを示す説明図である。

【図３】図２のＺーＺ線断面を示す図である。

【図４】図１の第１実施例の制御部を示す説明図であ
る。

【図５】本発明の第２実施例を示すタービンの強制冷却
時の空気配管系統図である。

【図６】本発明の第２実施例を示す強制冷却時のタービ
ン内部の冷却空気の流れを示す説明図である。

【図７】本発明の第３実施例を示す強制冷却時のタービ
ン内部の冷却空気の流れを示す説明図である。

【図８】本発明の第４実施例を示す強制冷却時のタービ
ン内部の冷却空気の流れを示す説明図である。

【図９】本発明の第５実施例を示す強制冷却時のタービ
ン内部の冷却空気の流れを示す説明図である。

【図１０】第１実施例から第５実施例の作用を示す従来
例と対比する説明図である。

【図１１】蒸気タービン装置の構成図である。

【図１２】タービン内部の通常運転中の蒸気の流れの一
例を示す説明図である。

【符号の説明】

１５送風機１６熱交換器１７接続管１９流量制御弁２０冷却空気上半導入孔２１冷却空気下半導入孔２３流量制御弁２４流量制御弁２５冷却空気排出管２６冷却空気排出弁２７ケーシング上半メタル温度検出熱電対２８ケーシング下半メタル温度検出熱電対２９制御部３０制御部３２制御部３７再熱弁３８再熱蒸気入口管３９外部ケーシング３９ａ上半外部ケーシング３９ｂ下半外部ケーシング４０第一内部ケーシング４１第二内部ケーシング

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上半外部ケーシングと下半外部ケーシン
グとから外部ケーシングを有すると共に、この外部ケー
シングの内側に形成される第一内部ケーシングと第二内
部ケーシングとからなる内部ケーシングを有し、この内
部ケーシングとロータとにより蒸気通路部を形成し、前
記下半外部ケーシングの中間部に配置される蒸気導入部
から前記第一内部ケーシングを経由して導入される蒸気
を前記蒸気通路部へ噴出させて、前記内部ケーシングな
どの静止部に対して回転部である前記ロータを回転させ
た後に、前記上半外部ケーシングの両側に配置される蒸
気排出部から蒸気を排出する構成の複流型タービンを強
制冷却するタービンの強制冷却装置において、前記蒸気通路部を第一冷却流路とする一方、前記第一内
部ケーシングと第二内部ケーシングとにより形成される
空間を第二冷却流路として、これら第一冷却流路と第二
冷却流路へ外部の冷却空気を導入して外部へ排出する冷
却空気導入排出手段と、前記静止部と前記回転部の接触を回避するために前記ロ
ータと前記静止部との伸び差に基づいて前記第一冷却流
路の流量を制御し、かつ、前記上半外部ケーシングと下
半外部ケーシングとの温度差に基づいて前記第二冷却流
路の流量を制御する制御手段とを備えたことを特徴とす
るタービンの強制冷却装置。
【請求項２】前記蒸気導入部に配置される第一冷却空
気導入部から前記第一冷却流路へ冷却空気を導入して前
記蒸気排出部に配置される空気排出部から冷却空気を排
出する一方、前記上半外部ケーシングおよび下半外部ケ
ーシングの前記前記第二冷却流路に対応する部所に配置
される第二冷却空気導入部から前記第二冷却流路へ冷却
空気を導入して前記空気排出部から排出する冷却空気導
入排出手段を備えたことを特徴とするタービンの強制冷
却装置。
【請求項３】前記上半側ケーシングおよび前記下半側
ケーシングの前記第二冷却流路に対応する部所に配置さ
れる冷却空気導入部から前記第二冷却流路へ冷却空気を
導入して前記蒸気排出部に配置される第一空気排出部か
ら冷却空気を排出する一方、前記冷却空気導入部から前
記第二冷却流路へ流入した冷却空気の一部を前記第一冷
却流路へ流入させて前記蒸気導入部に配置される第二空
気排出部から排出する冷却空気導入排出手段を設けたこ
とを特徴とする請求項１記載のタービンの強制冷却装
置。
【請求項４】前記回転部と静止部との接触を防止する
ために配置され前記ロータと前記内部ケーシングとの伸
び差を検出する手段と、この手段により検出された伸び
差と予め設定された伸び差とから前記第一冷却流路へ空
気を導入して排出する冷却空気導入排出手段に配置され
る流量制御弁を開閉制御すると共に、前記上半外部ケー
シングと前記下半外部ケーシングとの温度差を検出する
手段と、この手段により検出された温度差と予め設定さ
れた温度差とから前記第二冷却流路へ空気を導入して排
出する冷却空気導入排出手段に配置される流量制御弁を
開閉制御する制御手段を設けたことを特徴とする請求項
１記載のタービンの強制冷却装置。
【請求項５】前記冷却空気導入排出手段に送風手段と
熱交換器を配置して、この熱交換器から導入する空気を
検出して、この空気の温度を制御する手段を設けたこと
を特徴とする請求項１記載のタービンの強制冷却装置。