JPH06193408A - 蒸気タービンの排気室過熱防止装置 - Google Patents
蒸気タービンの排気室過熱防止装置Info
- Publication number
- JPH06193408A JPH06193408A JP34387692A JP34387692A JPH06193408A JP H06193408 A JPH06193408 A JP H06193408A JP 34387692 A JP34387692 A JP 34387692A JP 34387692 A JP34387692 A JP 34387692A JP H06193408 A JPH06193408 A JP H06193408A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- exhaust hood
- exhaust chamber
- cooling water
- steam turbine
- radial direction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】蒸気タービンの排気室５の入口において排気室
５を形成する内側コーン４から外周ガイド３の、半径方
向に噴射水滴平均径の異なる冷却水噴射ノズル１１，１
２を設ける。 【効果】半径方向に水滴量，水滴径の分布を制御し、排
気室内を冷却する。これにより、動翼根元付近にエロー
ジョンを発生させることなく、排気室の過熱を防ぐ。
５を形成する内側コーン４から外周ガイド３の、半径方
向に噴射水滴平均径の異なる冷却水噴射ノズル１１，１
２を設ける。 【効果】半径方向に水滴量，水滴径の分布を制御し、排
気室内を冷却する。これにより、動翼根元付近にエロー
ジョンを発生させることなく、排気室の過熱を防ぐ。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は蒸気タービンの排気室の
過熱防止装置に関する。
過熱防止装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近の発電プラントでは、大容量化ある
いは原子力化が主流となってきており、特に低圧最終段
の動翼は長大化し、先端周速が増大する。これに伴い、
低負荷運転時に低圧段の回転損失により排気室が過熱，
昇温する。例えば、再熱蒸気タービンの低圧段は低負荷
で高温度レベルで運転される。これは、低負荷では再熱
圧力が低下し、再熱温度はほぼ同一の値で中圧タービン
以降に導かれるためである。再熱蒸気タービンの排気室
温度を低下させるためタービンの最終段動翼の出口側に
冷却水噴射ノズルが設けられている。図２，図３には、
従来の蒸気タービン排気室の断面図を示す。図２におい
て、静翼１，動翼２はそれぞれを示し、排気室５内のコ
ーン４の内側にスプレー装置６を設けた場合、図３は、
排気室外周のガイド３にスプレー装置６′を設けた場合
を示している。図４には、図２における蒸気流とスプレ
ーから噴出する流れとの関係を示す説明図を示す。最終
段翼２から噴出する蒸気の流れ８とスプレー装置６のノ
ズル噴口から排気室５内へ噴射されるスプレーの流れ７
を示している。このように、従来用いられているスプレ
ー装置は低圧タービン排気室に向かって旋回圧縮水を噴
出させタービンの最終段動翼から旋回運動しながら流出
する蒸気と混合することにより排気室を冷却している。
また、このスプレー装置では最終段動翼下流の排気室に
向かって旋回圧縮水を噴出するため、このスプレーは排
気室に一様に広がり、さらに、自身がもつ旋回流により
タービン最終段翼から旋回運動しながら流出する蒸気と
混合し、排気室内を冷却している（実開昭39−23209号
公報）。
いは原子力化が主流となってきており、特に低圧最終段
の動翼は長大化し、先端周速が増大する。これに伴い、
低負荷運転時に低圧段の回転損失により排気室が過熱，
昇温する。例えば、再熱蒸気タービンの低圧段は低負荷
で高温度レベルで運転される。これは、低負荷では再熱
圧力が低下し、再熱温度はほぼ同一の値で中圧タービン
以降に導かれるためである。再熱蒸気タービンの排気室
温度を低下させるためタービンの最終段動翼の出口側に
冷却水噴射ノズルが設けられている。図２，図３には、
従来の蒸気タービン排気室の断面図を示す。図２におい
て、静翼１，動翼２はそれぞれを示し、排気室５内のコ
ーン４の内側にスプレー装置６を設けた場合、図３は、
排気室外周のガイド３にスプレー装置６′を設けた場合
を示している。図４には、図２における蒸気流とスプレ
ーから噴出する流れとの関係を示す説明図を示す。最終
段翼２から噴出する蒸気の流れ８とスプレー装置６のノ
ズル噴口から排気室５内へ噴射されるスプレーの流れ７
を示している。このように、従来用いられているスプレ
ー装置は低圧タービン排気室に向かって旋回圧縮水を噴
出させタービンの最終段動翼から旋回運動しながら流出
する蒸気と混合することにより排気室を冷却している。
また、このスプレー装置では最終段動翼下流の排気室に
向かって旋回圧縮水を噴出するため、このスプレーは排
気室に一様に広がり、さらに、自身がもつ旋回流により
タービン最終段翼から旋回運動しながら流出する蒸気と
混合し、排気室内を冷却している（実開昭39−23209号
公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、いず
れも排気室の過熱防止することを目的としたものである
が、スプレーした水滴（数百μｍ）は最終段動翼出口根
元付近で旋回する蒸気流に加速され合流して流れる。そ
して、最終段動翼根元付近で水滴が翼面に衝突しエロー
ジョンが発生するがエロージョンを低減するための考慮
がなされていない。
れも排気室の過熱防止することを目的としたものである
が、スプレーした水滴（数百μｍ）は最終段動翼出口根
元付近で旋回する蒸気流に加速され合流して流れる。そ
して、最終段動翼根元付近で水滴が翼面に衝突しエロー
ジョンが発生するがエロージョンを低減するための考慮
がなされていない。
【０００４】図２，図３に従来の蒸気タービン排気室断
面図を示す。排気室５内のコーン４の内側、あるいは排
気室外周のガイド３にスプレー装置６，６′を設けてス
プレーに旋回運動を与えて最終段動翼２から噴出してく
る蒸気流８と混合させ排気室５の冷却効果をあげてい
る。しかし、図５，図６に低圧タービン排気室の過熱防
止用スプレーの低負荷時における流れの断面図を示すが
最終段動翼２の出口、すなわち、排気室入口での流れは
９ａ，９ｂ，９ｃのように比較的安定した流れとなって
いるが、動翼根元付近では旋回した流れ１０となってい
る。このため、最終段動翼出口の旋回した流れ１０に巻
き込まれ加速された比較的大きい水滴が前記動翼２の根
元付近に衝突、大きな衝撃を受けエロージョンが発生す
る。
面図を示す。排気室５内のコーン４の内側、あるいは排
気室外周のガイド３にスプレー装置６，６′を設けてス
プレーに旋回運動を与えて最終段動翼２から噴出してく
る蒸気流８と混合させ排気室５の冷却効果をあげてい
る。しかし、図５，図６に低圧タービン排気室の過熱防
止用スプレーの低負荷時における流れの断面図を示すが
最終段動翼２の出口、すなわち、排気室入口での流れは
９ａ，９ｂ，９ｃのように比較的安定した流れとなって
いるが、動翼根元付近では旋回した流れ１０となってい
る。このため、最終段動翼出口の旋回した流れ１０に巻
き込まれ加速された比較的大きい水滴が前記動翼２の根
元付近に衝突、大きな衝撃を受けエロージョンが発生す
る。
【０００５】本発明の目的は、動翼根元付近に衝突する
水滴径を小さくし、動翼表面に衝突する水滴の衝撃力を
低減し、動翼根元付近のエロージョンを発生させること
なく、排気室内を冷却する蒸気タービンの排気室過熱防
止装置を提供することにある。
水滴径を小さくし、動翼表面に衝突する水滴の衝撃力を
低減し、動翼根元付近のエロージョンを発生させること
なく、排気室内を冷却する蒸気タービンの排気室過熱防
止装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は蒸気タービンの最終段出口、すなわち、排
気室の入口で排気室を形成する排気室内のコーン部から
外周ガイドへの半径方向に噴射水滴平均径の異なる冷却
水噴射ノズルを複数個設け、半径方向に水滴量，水滴径
の分布を制御し、排気室内の冷却を行うようにしたこと
を特徴とする。
に、本発明は蒸気タービンの最終段出口、すなわち、排
気室の入口で排気室を形成する排気室内のコーン部から
外周ガイドへの半径方向に噴射水滴平均径の異なる冷却
水噴射ノズルを複数個設け、半径方向に水滴量，水滴径
の分布を制御し、排気室内の冷却を行うようにしたこと
を特徴とする。
【０００７】
【作用】水滴の衝突によるエロージョンは、翼面に衝突
する水滴の量，水滴径，速度等によってエロージョン量
が大きく変化することは知られている。すなわち、動翼
の根元付近は周速が小さいので衝突する水滴径が小さけ
ればエロージョンは発生しない。従来排気室の過熱防止
装置でエロージョンが発生するのは動翼根元付近の旋回
流域に噴出された水滴径が比較的大きい（数百μｍ）た
めである。噴出された水滴の一部は、旋回した流れによ
って加速され、動翼根元付近で衝突しエロージョンが発
生する。これは、水滴の量，水滴径，衝突速度によって
翼材料に発生する繰返しかかる応力の大きさによって支
配されているためである。したがって、噴出する水滴径
を小さくすることによって、動翼表面に衝突したときに
生じる衝撃応力を低減でき、エロージョンを発生させる
ことなく排気室内を冷却することができる。
する水滴の量，水滴径，速度等によってエロージョン量
が大きく変化することは知られている。すなわち、動翼
の根元付近は周速が小さいので衝突する水滴径が小さけ
ればエロージョンは発生しない。従来排気室の過熱防止
装置でエロージョンが発生するのは動翼根元付近の旋回
流域に噴出された水滴径が比較的大きい（数百μｍ）た
めである。噴出された水滴の一部は、旋回した流れによ
って加速され、動翼根元付近で衝突しエロージョンが発
生する。これは、水滴の量，水滴径，衝突速度によって
翼材料に発生する繰返しかかる応力の大きさによって支
配されているためである。したがって、噴出する水滴径
を小さくすることによって、動翼表面に衝突したときに
生じる衝撃応力を低減でき、エロージョンを発生させる
ことなく排気室内を冷却することができる。
【０００８】
【実施例】本発明を適用した蒸気タービン排気室の断面
図を示す。図において、１は静翼、２は最終段動翼，排
気室５内のコーン４，外周のガイド３を示し、排気室の
外周のガイド近傍に噴射水滴平均径の比較的大きい冷却
水噴射ノズル１１、また、噴射水滴平均径の比較的小さ
い冷却水噴射ノズル１２を排気室内のコーン近傍という
ように、排気室内の半径方向位置に噴射水滴平均径の異
なる冷却水噴射ノズルを装着した過熱防止スプレー装置
である。１５，１６は、冷却水噴射ノズルへ冷却用圧力
水を導入するための導管を示す。導管１５によって、導
かれた冷却水は噴射ノズル１１により排気室５内の半径
方向の外周側に比較的大きい水滴（数百μｍ）を噴出
し、図に示す範囲１３のように冷却水を一様に分布させ
る。ここで、噴出した水滴は最終段動翼２から噴出して
くる比較的安定した蒸気流８と混合し、排気室内を冷却
する。一方、導管１６によって導かれた冷却水は噴射ノ
ズル１２により排気室５内の半径方向の内周側に比較的
小さい水滴（数十μｍ）を噴出し、図に示す範囲１４の
位置に冷却水を分布させる。ここで、噴出された水滴の
一部は旋回した流れ１０と混合し、最終段動翼２の根元
付近にエロージョンを発生させることなく排気室内を冷
却する。
図を示す。図において、１は静翼、２は最終段動翼，排
気室５内のコーン４，外周のガイド３を示し、排気室の
外周のガイド近傍に噴射水滴平均径の比較的大きい冷却
水噴射ノズル１１、また、噴射水滴平均径の比較的小さ
い冷却水噴射ノズル１２を排気室内のコーン近傍という
ように、排気室内の半径方向位置に噴射水滴平均径の異
なる冷却水噴射ノズルを装着した過熱防止スプレー装置
である。１５，１６は、冷却水噴射ノズルへ冷却用圧力
水を導入するための導管を示す。導管１５によって、導
かれた冷却水は噴射ノズル１１により排気室５内の半径
方向の外周側に比較的大きい水滴（数百μｍ）を噴出
し、図に示す範囲１３のように冷却水を一様に分布させ
る。ここで、噴出した水滴は最終段動翼２から噴出して
くる比較的安定した蒸気流８と混合し、排気室内を冷却
する。一方、導管１６によって導かれた冷却水は噴射ノ
ズル１２により排気室５内の半径方向の内周側に比較的
小さい水滴（数十μｍ）を噴出し、図に示す範囲１４の
位置に冷却水を分布させる。ここで、噴出された水滴の
一部は旋回した流れ１０と混合し、最終段動翼２の根元
付近にエロージョンを発生させることなく排気室内を冷
却する。
【０００９】このような理由により、排気室内のコーン
から半径方向に冷却水噴射ノズルを複数個設け、水滴
量，水滴径の分布を制御することにより最終段動動翼の
根元付近に衝突する水滴径が小さくなり、動翼根元付近
のエロージョンを発生させることなく、排気室内を冷却
することができる。
から半径方向に冷却水噴射ノズルを複数個設け、水滴
量，水滴径の分布を制御することにより最終段動動翼の
根元付近に衝突する水滴径が小さくなり、動翼根元付近
のエロージョンを発生させることなく、排気室内を冷却
することができる。
【００１０】
【発明の効果】本発明によれば、排気室内のコーンから
半径方向に冷却水噴射ノズルを複数個設け、水滴量，水
滴径の分布を制御することにより排気室内の半径方向の
内周側に比較的小さい水滴（数十μｍ）を噴出し、最終
段動翼の根元付近に巻き込まれて衝突する水滴径を小さ
くすることができ、動翼根元付近のエロージョンを発生
することなく、排気室内を冷却することができる。
半径方向に冷却水噴射ノズルを複数個設け、水滴量，水
滴径の分布を制御することにより排気室内の半径方向の
内周側に比較的小さい水滴（数十μｍ）を噴出し、最終
段動翼の根元付近に巻き込まれて衝突する水滴径を小さ
くすることができ、動翼根元付近のエロージョンを発生
することなく、排気室内を冷却することができる。
【図１】本発明を適用した蒸気タービン排気室の断面
図。
図。
【図２】従来の蒸気タービン排気室の断面図。
【図３】従来の蒸気タービン排気室の断面図。
【図４】従来の蒸気流とスプレーから噴出する流れとの
関係を示す説明図。
関係を示す説明図。
【図５】従来の低負荷時における排気室内の流れを示す
断面図。
断面図。
【図６】従来の低負荷時における排気室内の流れを示す
断面図。
断面図。
１…静翼、２…動翼、３…外周ガイド、４…コーン、５
…排気室、６，６′…従来の水噴射ノズル、１１，１２
…水噴射ノズル、１５，１６…冷却水導入管。
…排気室、６，６′…従来の水噴射ノズル、１１，１２
…水噴射ノズル、１５，１６…冷却水導入管。
フロントページの続き (72)発明者 佐藤 武 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立工場内
Claims (1)
- 【請求項１】蒸気タービンの最終段出口、すなわち、排
気室入口で前記排気室を形成するコーン部から外周ガイ
ド部への半径方向に噴射水滴平均径の異なる冷却水噴射
ノズルを複数個設け、半径方向に水滴量，水滴径の分布
を制御し、前記排気室内の冷却を行うようにしたことを
特徴とする蒸気タービンの排気室過熱防止装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34387692A JPH06193408A (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | 蒸気タービンの排気室過熱防止装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34387692A JPH06193408A (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | 蒸気タービンの排気室過熱防止装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06193408A true JPH06193408A (ja) | 1994-07-12 |
Family
ID=18364924
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34387692A Pending JPH06193408A (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | 蒸気タービンの排気室過熱防止装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06193408A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1598522A1 (de) * | 2004-05-21 | 2005-11-23 | Siemens Aktiengesellschaft | Dampfturbinen-Komponente und Verfahren zum Kühlen einer Dampfturbine sowie Verwendung |
| US10316697B2 (en) | 2015-06-05 | 2019-06-11 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Steam turbine exhaust chamber cooling device and steam turbine |
| WO2019244785A1 (ja) * | 2018-06-18 | 2019-12-26 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 蒸気タービン設備及びコンバインドサイクルプラント |
| RU2793874C1 (ru) * | 2022-06-10 | 2023-04-07 | Акционерное общество "Силовые машины - ЗТЛ, ЛМЗ, Электросила, Энергомашэкспорт" (АО "Силовые машины") | Паротурбинная установка с охлаждением элементов проточной части цилиндра низкого давления на малорасходных режимах |
-
1992
- 1992-12-24 JP JP34387692A patent/JPH06193408A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1598522A1 (de) * | 2004-05-21 | 2005-11-23 | Siemens Aktiengesellschaft | Dampfturbinen-Komponente und Verfahren zum Kühlen einer Dampfturbine sowie Verwendung |
| US10316697B2 (en) | 2015-06-05 | 2019-06-11 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Steam turbine exhaust chamber cooling device and steam turbine |
| WO2019244785A1 (ja) * | 2018-06-18 | 2019-12-26 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 蒸気タービン設備及びコンバインドサイクルプラント |
| JP2019218878A (ja) * | 2018-06-18 | 2019-12-26 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 蒸気タービン設備及びコンバインドサイクルプラント |
| CN112041543A (zh) * | 2018-06-18 | 2020-12-04 | 三菱动力株式会社 | 蒸汽涡轮设备及联合循环设备 |
| US11359520B2 (en) | 2018-06-18 | 2022-06-14 | Mitsubishi Power, Ltd. | Steam turbine facility and combined cycle plant |
| RU2793874C1 (ru) * | 2022-06-10 | 2023-04-07 | Акционерное общество "Силовые машины - ЗТЛ, ЛМЗ, Электросила, Энергомашэкспорт" (АО "Силовые машины") | Паротурбинная установка с охлаждением элементов проточной части цилиндра низкого давления на малорасходных режимах |
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