JPH0768884B2 - 全周噴射蒸気タービン - Google Patents
全周噴射蒸気タービンInfo
- Publication number
- JPH0768884B2 JPH0768884B2 JP63074969A JP7496988A JPH0768884B2 JP H0768884 B2 JPH0768884 B2 JP H0768884B2 JP 63074969 A JP63074969 A JP 63074969A JP 7496988 A JP7496988 A JP 7496988A JP H0768884 B2 JPH0768884 B2 JP H0768884B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- steam
- control valve
- turbine
- full
- blade row
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
- F01D17/10—Final actuators
- F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
- F01D17/18—Final actuators arranged in stator parts varying effective number of nozzles or guide conduits, e.g. sequentially operable valves for steam turbines
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Control Of Turbines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、全周噴射絞り型の蒸気タービンの翼列設計及
び構造設計に関する。
び構造設計に関する。
蒸気タービンの内部効率を向上させることは、例えば10
0MW級のプラントの場合１％内部効率を向上させること
ができればメリットは燃料費の節約を含め数億円の価値
があるといわれる。従って内部効率を１〜２％向上する
ことが達成できればハードのコストが従来のものより1.
5〜２倍かかったとしてもランニングコストの低減によ
り充分に引き合うと言われている。
0MW級のプラントの場合１％内部効率を向上させること
ができればメリットは燃料費の節約を含め数億円の価値
があるといわれる。従って内部効率を１〜２％向上する
ことが達成できればハードのコストが従来のものより1.
5〜２倍かかったとしてもランニングコストの低減によ
り充分に引き合うと言われている。
従来入口蒸気圧が一定の蒸気プラントは、プラント運用
上から定格運転が主であるプラントと、部分負荷（定格
点以下の出力）運転されることが比較的多いプラントに
大別される。そして前者の場合は定格運転であるので、
効率の悪い調速段をもたない全周噴射絞り制御型（以下
全周噴射という）蒸気タービンの方が効率がよく有利と
され、後者の場合部分負荷で運転されることが多いので
調速段としてカーチス段あるいはラトー段を有し、部分
噴射ノズル付（以下ノズル制御型という）蒸気タービン
が負荷変動に対する有利さの点から採用されている。
上から定格運転が主であるプラントと、部分負荷（定格
点以下の出力）運転されることが比較的多いプラントに
大別される。そして前者の場合は定格運転であるので、
効率の悪い調速段をもたない全周噴射絞り制御型（以下
全周噴射という）蒸気タービンの方が効率がよく有利と
され、後者の場合部分負荷で運転されることが多いので
調速段としてカーチス段あるいはラトー段を有し、部分
噴射ノズル付（以下ノズル制御型という）蒸気タービン
が負荷変動に対する有利さの点から採用されている。
以下従来例の全周噴射蒸気タービンの構成部分図第４図
と第５図の該タービンの圧力−出力表によって説明す
る。全周噴射蒸気タービンは、圧力P0の蒸気を流量G0，
流入圧力P′1で第一蒸気加減弁３を介して車室内へ導入
させ、翼列群10を通り膨脹する間にロータ９を回転させ
動力を得る訳で、その出力NPは次式によって求められ
る。
と第５図の該タービンの圧力−出力表によって説明す
る。全周噴射蒸気タービンは、圧力P0の蒸気を流量G0，
流入圧力P′1で第一蒸気加減弁３を介して車室内へ導入
させ、翼列群10を通り膨脹する間にロータ９を回転させ
動力を得る訳で、その出力NPは次式によって求められ
る。
NP＝G0×Δi0/0.86×ηi(N) NP：出力，G0蒸気量，Δi0：断熱熱落差（エンタルピ
差），ηi(N)：タービン内部効率。
差），ηi(N)：タービン内部効率。
そして圧力と出力の関係は第５図の圧力−出力表のP1線
に示してあるようにほぼ比例する関係にある。
に示してあるようにほぼ比例する関係にある。
第３図は内部効率線図で、縦軸に内部効率比，横軸に
出力比をそれぞれ％でとり、内部効率と出力との関係
を表わしたもので、ａ線は本発明の絞り制御型蒸気ター
ビンの場合、ｂ線は従来の絞り制御型蒸気タービンの場
合、ｃ線はノズル制御型蒸気タービンの場合を示してい
る。
出力比をそれぞれ％でとり、内部効率と出力との関係
を表わしたもので、ａ線は本発明の絞り制御型蒸気ター
ビンの場合、ｂ線は従来の絞り制御型蒸気タービンの場
合、ｃ線はノズル制御型蒸気タービンの場合を示してい
る。
このことから従来型の全周噴射蒸気タービンの場合、若
し70％出力の場合にはｂ線と70％線との交点Ｐまで内部
効率は低下するが、ノズル制御型蒸気タービンではｑ点
までしか低下しないのでノズル制御型蒸気タービンに比
し不利なことが明らかである。これは蒸気加減弁を絞っ
て蒸気流量をコントロールして出力を低下させるため、
弁の絞りロスのため内部効率が低下してしまうからであ
る。
し70％出力の場合にはｂ線と70％線との交点Ｐまで内部
効率は低下するが、ノズル制御型蒸気タービンではｑ点
までしか低下しないのでノズル制御型蒸気タービンに比
し不利なことが明らかである。これは蒸気加減弁を絞っ
て蒸気流量をコントロールして出力を低下させるため、
弁の絞りロスのため内部効率が低下してしまうからであ
る。
このように従来の全周噴射蒸気タービンは、定格運転で
は効率はよいが、部分負荷では効率が極端に低下すると
いう問題があった。
は効率はよいが、部分負荷では効率が極端に低下すると
いう問題があった。
本発明はこの点に着目してなされたもので、部分負荷と
なっても、内部効率の少ない全周噴射蒸気タービンを提
供することを目的とする。
なっても、内部効率の少ない全周噴射蒸気タービンを提
供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕 本発明は、タービン翼列を第１翼列群と第２翼列群に分
ち前記第１翼列群に連結された第１蒸気加減弁および前
記第２翼列群に連結された第２蒸気加減弁を設け、予め
定められた部分負荷の設計点までは前記第１蒸気加減弁
の開度を加減して出力を調整し、前記予め定められた部
分負荷の設計点から全負荷迄の間は前記第１蒸気加減弁
を全開し前記第２蒸気加減弁の開度を加減して出力を調
整するようにした。
ち前記第１翼列群に連結された第１蒸気加減弁および前
記第２翼列群に連結された第２蒸気加減弁を設け、予め
定められた部分負荷の設計点までは前記第１蒸気加減弁
の開度を加減して出力を調整し、前記予め定められた部
分負荷の設計点から全負荷迄の間は前記第１蒸気加減弁
を全開し前記第２蒸気加減弁の開度を加減して出力を調
整するようにした。
本発明は、部分負荷の設計点までは従来の全周噴射蒸気
タービンにくらべて弁の絞り損失によるタービン内部効
率の低下を改善して高い効率で運転し、前記部分負荷の
設計点から定格負荷までの間は、従来の翼列群とほぼ同
等の内部効率となるように第２翼列群を選定しておけば
ほぼ一定の高い効率を維持する。
タービンにくらべて弁の絞り損失によるタービン内部効
率の低下を改善して高い効率で運転し、前記部分負荷の
設計点から定格負荷までの間は、従来の翼列群とほぼ同
等の内部効率となるように第２翼列群を選定しておけば
ほぼ一定の高い効率を維持する。
以下本発明を適用した全周噴射蒸気タービンの実施例の
図面に基づいて説明する。第１図は実施例の全周噴射蒸
気タービンの構成部分図で第２図はその出力圧力表（あ
るいは出力圧力線図）である。なお第１及び第２図と共
通部分については同一符号を付してある。
図面に基づいて説明する。第１図は実施例の全周噴射蒸
気タービンの構成部分図で第２図はその出力圧力表（あ
るいは出力圧力線図）である。なお第１及び第２図と共
通部分については同一符号を付してある。
図において９はロータで第１翼列群７と第２翼列群８の
２つの翼列が配備されている。そして各翼列群の入口
（圧力点P1,P2）に止め弁１を介装している主蒸気配管
２から２つに分岐している第１蒸気配管４と第２蒸気配
管６が配され、蒸気を供給するように構成されている。
なお各蒸気配管にはそれぞれ第１蒸気加減弁３及び第２
蒸気加減弁５が配備されている。
２つの翼列が配備されている。そして各翼列群の入口
（圧力点P1,P2）に止め弁１を介装している主蒸気配管
２から２つに分岐している第１蒸気配管４と第２蒸気配
管６が配され、蒸気を供給するように構成されている。
なお各蒸気配管にはそれぞれ第１蒸気加減弁３及び第２
蒸気加減弁５が配備されている。
本発明に係る全周噴射蒸気タービンの車室の翼列は、第
１蒸気配管４の第１蒸気加減弁３の開放度をあげ蒸気を
供給し、第１翼列群７及び第２翼列群８で膨脹させて動
力を得るようにし第１蒸気加減弁３が全開で最高の内部
効率が発揮されるように設計される。すなわち最も効果
的な部分負荷（70〜95％負荷）に内部効率が最高となる
ように設計点を選定して、それぞれの翼列群７及び８の
段数ならびに翼長などが決められるのである。その時の
出力Ｎは次式で計算される。
１蒸気配管４の第１蒸気加減弁３の開放度をあげ蒸気を
供給し、第１翼列群７及び第２翼列群８で膨脹させて動
力を得るようにし第１蒸気加減弁３が全開で最高の内部
効率が発揮されるように設計される。すなわち最も効果
的な部分負荷（70〜95％負荷）に内部効率が最高となる
ように設計点を選定して、それぞれの翼列群７及び８の
段数ならびに翼長などが決められるのである。その時の
出力Ｎは次式で計算される。
G0：入口蒸気量，Δi0：断熱熱落差，ηi(P)：タービン
内部効率。
内部効率。
なお第２図のP1線は第１蒸気加減弁３を調整したときの
車室圧力である。そして第２翼列群８の段数ならび翼長
などは、第２蒸気配管６から蒸気を供給し第２翼列群８
でタービンを駆動したときに従来型の全周噴射蒸気ター
ビンとほぼ同等の内部効率となるように選定されてい
る。従って定格負荷においても部分負荷時とほぼ同等の
内部効率が得られる。
車室圧力である。そして第２翼列群８の段数ならび翼長
などは、第２蒸気配管６から蒸気を供給し第２翼列群８
でタービンを駆動したときに従来型の全周噴射蒸気ター
ビンとほぼ同等の内部効率となるように選定されてい
る。従って定格負荷においても部分負荷時とほぼ同等の
内部効率が得られる。
定格運転の時の出力は次式で得られる。
G1：第１蒸気加減弁の蒸気量，G2：第２蒸気加減弁の蒸
気量，G0＝G1＋G2，Δi1：G1に対応する断熱熱落差，Δ
i2：G1＋G2に対応する断熱熱落差，Δi0：定格負荷に対
応する断熱熱落差，η1：G1に対応するタービン内部効
率，η2：G1＋G2に対応するタービン内部効率，η
i(N)：定格負荷に対応するタービン内部効率。
気量，G0＝G1＋G2，Δi1：G1に対応する断熱熱落差，Δ
i2：G1＋G2に対応する断熱熱落差，Δi0：定格負荷に対
応する断熱熱落差，η1：G1に対応するタービン内部効
率，η2：G1＋G2に対応するタービン内部効率，η
i(N)：定格負荷に対応するタービン内部効率。
このような考え方によって設計された全周噴射蒸気ター
ビンの内部効率は第３図のａ線のようになる。なおこの
ケースは85％負荷時に最高効率となるように設計された
ものの場合である。
ビンの内部効率は第３図のａ線のようになる。なおこの
ケースは85％負荷時に最高効率となるように設計された
ものの場合である。
このような構成したことにより、第１翼列群７は内部効
率を維持するために付加されたこととなり、このように
することによって各翼列群に配されて蒸気配管のそれぞ
れの加減弁を、従来型のような部分負荷時に弁の絞りロ
スによる内部効率の低下を大巾に改善することができ、
弁を絞ることが少ないため負荷変動に対す車室温度の変
動を極力少くすることが可能となる。
率を維持するために付加されたこととなり、このように
することによって各翼列群に配されて蒸気配管のそれぞ
れの加減弁を、従来型のような部分負荷時に弁の絞りロ
スによる内部効率の低下を大巾に改善することができ、
弁を絞ることが少ないため負荷変動に対す車室温度の変
動を極力少くすることが可能となる。
本発明は上記の考え方に基づき構成されているので、従
来型の全周噴射蒸気タービンがもつ部分負荷時に弁の絞
りロスによって内部効率が大巾に低下してしまうという
欠点を解消するとともにノズル制御型蒸気タービンに勝
るとも劣らない内部効率を有する全周噴射蒸気タービン
を提供できるのである。しかし第１翼列群，第２翼列群
と分けて翼列を構成してあるため段数が従来例に比し多
く必要とするためロータを始めケーシングやそれに伴な
う諸設備が大型、堅固にする必要がありそのためハード
のコストが1.5〜2.0倍になるという欠点があるが内部効
率向上に伴ない得られるメリットによってそれは充分カ
バーされるとともに、負荷変動時の温度変動を少なくで
きるのでそれだけ寿命消費量を少なくすることが可能で
試算によるとそれは殆んど零と考えてよいとされる。従
って70〜100％の負荷変動は無制限に行っても寿命に与
える影響が殆んどない全周噴射蒸気タービンの提供がで
きる。このことは既述のメリットに加え特筆すべき効果
である。
来型の全周噴射蒸気タービンがもつ部分負荷時に弁の絞
りロスによって内部効率が大巾に低下してしまうという
欠点を解消するとともにノズル制御型蒸気タービンに勝
るとも劣らない内部効率を有する全周噴射蒸気タービン
を提供できるのである。しかし第１翼列群，第２翼列群
と分けて翼列を構成してあるため段数が従来例に比し多
く必要とするためロータを始めケーシングやそれに伴な
う諸設備が大型、堅固にする必要がありそのためハード
のコストが1.5〜2.0倍になるという欠点があるが内部効
率向上に伴ない得られるメリットによってそれは充分カ
バーされるとともに、負荷変動時の温度変動を少なくで
きるのでそれだけ寿命消費量を少なくすることが可能で
試算によるとそれは殆んど零と考えてよいとされる。従
って70〜100％の負荷変動は無制限に行っても寿命に与
える影響が殆んどない全周噴射蒸気タービンの提供がで
きる。このことは既述のメリットに加え特筆すべき効果
である。
第１図は本発明を適用した実施例の全周噴射蒸気タービ
ンの構成部分図で第２図はその圧力−出力表、第３図は
内部効率表、第４図は従来型の全周噴射蒸気タービンの
構成部分図、第５図はその圧力−出力表である。 １……止め弁、２……主蒸気配管、３……第１蒸気加減
弁、４……第１蒸気配管、５……第２蒸気加減弁、６…
…第２蒸気配管、７……第１翼列群、８……第２翼列
群、９……ロータ、10……翼列群。
ンの構成部分図で第２図はその圧力−出力表、第３図は
内部効率表、第４図は従来型の全周噴射蒸気タービンの
構成部分図、第５図はその圧力−出力表である。 １……止め弁、２……主蒸気配管、３……第１蒸気加減
弁、４……第１蒸気配管、５……第２蒸気加減弁、６…
…第２蒸気配管、７……第１翼列群、８……第２翼列
群、９……ロータ、10……翼列群。
Claims (1)
- 【請求項１】蒸気加減弁の開度を加減してタービン出力
を制御する全周噴射蒸気タービンにおいて、タービン翼
列を第１翼列群と第２翼列群に分ち前記第１翼列群に連
結された第１蒸気加減弁および前記第２翼列群に連結さ
れた第２蒸気加減弁を設け、予め定められた部分負荷の
設計点までは前記第１蒸気加減弁の開度を加減して出力
を調整し、前記予め定められた部分負荷の設計点から全
負荷迄の間は前記第１蒸気加減弁を全開し前記第２蒸気
加減弁の開度を加減して出力を調整するようにしたこと
を特徴とする全周噴射蒸気タービン。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63074969A JPH0768884B2 (ja) | 1988-03-29 | 1988-03-29 | 全周噴射蒸気タービン |
| US07/630,750 US5076756A (en) | 1988-03-29 | 1990-12-20 | Full-arc admission steam turbine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63074969A JPH0768884B2 (ja) | 1988-03-29 | 1988-03-29 | 全周噴射蒸気タービン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01247703A JPH01247703A (ja) | 1989-10-03 |
| JPH0768884B2 true JPH0768884B2 (ja) | 1995-07-26 |
Family
ID=13562632
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63074969A Expired - Lifetime JPH0768884B2 (ja) | 1988-03-29 | 1988-03-29 | 全周噴射蒸気タービン |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5076756A (ja) |
| JP (1) | JPH0768884B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03267508A (ja) * | 1990-03-16 | 1991-11-28 | Fuji Electric Co Ltd | 蒸気タービン |
| US6386829B1 (en) | 1999-07-02 | 2002-05-14 | Power Technology, Incorporated | Multi-valve arc inlet for steam turbine |
| US7882834B2 (en) * | 2004-08-06 | 2011-02-08 | Fisher & Paykel Healthcare Limited | Autotitrating method and apparatus |
| US20110315096A1 (en) * | 2010-06-01 | 2011-12-29 | ITI Group Corporation | Gasifier Hybrid combined cycle power plant |
| US8991392B1 (en) | 2010-12-21 | 2015-03-31 | Fisher & Paykel Healthcare Limited | Pressure adjustment method for CPAP machine |
| CN104963740A (zh) * | 2015-07-09 | 2015-10-07 | 沈阳东北电力调节技术有限公司 | 1mw及以下汽轮机三角架配汽的汽门调节系统 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US769300A (en) * | 1902-08-30 | 1904-09-06 | Charles Eugen Lancelot Brown | Turbine of the multiple-expansion type. |
| US818008A (en) * | 1903-07-14 | 1906-04-17 | Wilkinson Steam Turbine Company | Governor for elastic-fluid turbines. |
| US1399215A (en) * | 1917-09-01 | 1921-12-06 | American Well Works | Steam-turbine |
| US2718349A (en) * | 1950-06-28 | 1955-09-20 | Rolls Royce | Multi-stage axial-flow compressor |
| US2728518A (en) * | 1951-02-21 | 1955-12-27 | Rolls Royce | Method and means for regulating characteristics of multi-stage axial-flow compressors |
| US2863288A (en) * | 1954-11-19 | 1958-12-09 | Jack & Heintz Inc | Air pressure control means for air turbine drive systems |
| US4325670A (en) * | 1980-08-27 | 1982-04-20 | Westinghouse Electric Corp. | Method for admitting steam into a steam turbine |
| US4604028A (en) * | 1985-05-08 | 1986-08-05 | General Electric Company | Independently actuated control valves for steam turbine |
-
1988
- 1988-03-29 JP JP63074969A patent/JPH0768884B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1990
- 1990-12-20 US US07/630,750 patent/US5076756A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5076756A (en) | 1991-12-31 |
| JPH01247703A (ja) | 1989-10-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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