JPH08193501A

JPH08193501A - 蒸気タービン静翼

Info

Publication number: JPH08193501A
Application number: JP483195A
Authority: JP
Inventors: Yasutomo Kaneko; 康智金子
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1995-01-17
Filing date: 1995-01-17
Publication date: 1996-07-30
Anticipated expiration: 2015-10-16
Also published as: JP3100301B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】蒸気タービンの静翼に関し、ロータ外周面と
の間に形成されるクリアランスを、常時適正に保持でき
るようにした装置を提供する。【構成】蒸気タービン静翼２０を構成する、翼根リン
グ８、静翼１、および内環１４に半径方向に連通する中
空孔３を設け、上流段からの高温蒸気を蒸気タービン静
翼２０の内部に通し、中空孔に流す蒸気流量の制御によ
り、蒸気タービン静翼２０を半径方向に伸縮させること
で、蒸気タービン静翼２０の内周面に設けたローダイヤ
シール４の先端と、ロータ５の外周面との間のクリアラ
ンスを調整できるようにした。これにより、接触による
振動発生が防止できるとともに、必要以上に大きくした
クリアランスからの蒸気漏洩によるタービン性能劣化を
防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ロータ外周面との間に
形成されるクリアランスを常時適正に設定でき、蒸気タ
ービン効率を向上させることのできる蒸気タービン静翼
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来蒸気タービンでは、図２に示すよう
に、動翼２の前部に設置され、動翼２に作用する蒸気を
加速する静翼０１を適正な位置に保持するため、タービ
ン段落間に蒸気タービン静翼０１０を設置している。蒸
気タービン静翼０１０は、その外周面を車室に固着する
翼根リング０８と、動翼０２に作用する蒸気の加速を行
うノズルを形成する静翼０１と、翼根リング０８ととも
に、静翼０１を動翼０２の前方の、適正な位置に保持す
る内輪０３とからなる。

【０００３】また、蒸気タービン静翼０１０は、前記し
た静翼０１を、動翼０２を作動させるために適正な位置
に保持する役目のほか、タービン段落間の圧力差を維持
する役目を負っている。このため、内輪０３の内周面に
は、動翼０２をディスク０６を介して外周面に設けた、
ロータ０５外周面との間の蒸気の漏れを防止し、性能の
向上を図る、ローダイヤシール０４が設けられている。

【０００４】このように、従来の蒸気タービン静翼０１
０では、静翼０１を適正な位置に保持して、動翼０２に
効率的な回転力を発生させ性能を向上させるほか、ロー
ダイヤシール０４を利用して、タービン段落間の圧力差
を維持するために、ロータ０５外周面からの蒸気の漏れ
を防止している。しかし、ローダイヤシール０４とロー
タ０５間に形成されるクリアランスは、動翼０２，ロー
タ０５等を被包する、図示しない車室やロータ０５の熱
伸びにより、静止時のセッティング状態から、負荷運転
状態においては変化するため、運転中にクリアランスが
小さくなりすぎて、ローダイヤシール０４と、ロータ０
５が接触して振動が発生したり、又は逆に、セッティン
グにおいて余裕を大きくとりすぎて、クリアランスが大
きくなり、蒸気の漏洩量が増大して、タービン段落間の
圧力差が保持できなくなり、タービン性能が低下するこ
とがある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述したロ
ーダイヤシール０４と、ロータ０５外周面との間のクリ
アランスが、静止状態から負荷運転時において大きく変
動することに伴う不具合を解消するため、ローダイヤシ
ール０４の内周面と、ロータ０５の外周面との間のクリ
アランスを、常時接触の生じない最小クリアランスの最
適状態に保持できる、蒸気タービン静翼を提供すること
を課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため、本発明の蒸気
タービン静翼は、次の手段を採用した。

【０００７】（１）上流段から抽気した高温蒸気を、内
周面に設けたローダイヤシール近傍まで循環させること
のできる中空孔を、蒸気タービン静翼の内部に設けた。
また、他の本発明の蒸気タービン静翼は、上記（１）の
手段に加え、次の手段とした。

【０００８】（２）蒸気タービン静翼に発生することの
ある、振動を検出する加速度計を設けて、この加速度計
からの信号により、蒸気タービン静翼の内部に設けた中
空孔へ流入する高温蒸気の流量を制御する制御装置を設
けた。

【０００９】

【作用】本発明の蒸気タービン静翼は、上記（１）の手
段の採用により、（１）蒸気タービン静翼の内部に中空孔を設け、中空孔
内に上流段から抽気した高温蒸気を流すことにより、蒸
気タービン静翼の温度が調節され、この温度調節によ
る、蒸気タービン静翼の半径方向の熱伸びを利用して、
ローダイヤシール内周面と、ロータ外周面との間に形成
されるクリアランスを、最適な値にコントロールするこ
とができる。これにより、高圧の上段からクリアランス
を通過して下段へ漏洩する蒸気の量を最小限にでき、タ
ービン段落間の圧力差を維持でき、効率の良いタービン
性能を常時発揮できる。

【００１０】また、他の本発明の蒸気タービン静翼は上
記（１）に加え、上記（２）の手段の採用により、（２）中空孔に流入する高温蒸気の流量を、制御装置で
調整して、蒸気タービン静翼の温度をコントロールする
ことにより、負荷運転時のローダイヤシールと、ロータ
の間のクリアランスを、常に接触しない最小クリアラン
スの最適状態に保つことができる。また、蒸気タービン
静翼の半径方向の過大な熱伸びにより、ローダイヤシー
ルとロータが接触した場合は、加速度計により蒸気ター
ビン静翼に発生する接触振動を検出し、中空孔へ流入す
る高温蒸気の流量を制御装置で、接触振動が消滅するま
で流量を絞り、蒸気タービン静翼の半径方向の伸びをお
さえることにより、調節できるので、常に、クリアラン
スが最小の最適な状態にして、効率の良い蒸気タービン
の運転を行うことができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の蒸気タービン静翼の実施例
を、図面にもとづき説明する。図１は、本発明の蒸気タ
ービン静翼の一実施例を示す図で、図１（Ａ）は全体側
断面図と制御ブロック図、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の
矢視Ａ−Ａ断面図である。

【００１２】図１（Ａ）に示すように、ロータ５の外周
面に突設したディスク１５の外周面には、動翼２，２’
が円周方向に植設されており、動翼２’，２に作用する
蒸気エネルギで、ロータ５に回転力を発生させるように
している。

【００１３】また、上段のロータ２’と下段のロータ２
の中間には、円環状の蒸気タービン静翼２０が、ロータ
５の外周面まわりに設置されている。蒸気タービン静翼
２０は、外周部を形成し、ロータ５、動翼２’２等の回
転体を被包する、図示しないケーシングに、蒸気タービ
ン静翼２０全体を固定する翼根リング８と、円周部を形
成し、ロータ５の外周面との間のクリアランスを形成す
るローダイヤシール４を、内周面に固着した内環１４
と、翼根リング８の内周面と内環１４の外周面との間に
設置され、動翼２に作用する蒸気を加速するノズルを形
成する、図１（Ｂ）に示す翼形に形成された静翼１とか
らなる。また、翼根リング８には、動翼２の外周面と、
翼根リング８内周面との間をシールする、大径シール１
６が設けられている。

【００１４】蒸気タービン静翼２０には、半径方向の中
空孔３が円周方向に等ピッチで穿設されている。この中
空孔３は、翼根リング８、静翼１、内環１４の内部にそ
れぞれ穿設した孔が連通したものであり、その外径部か
ら内径部に向う半径方向の終端は、内環１４の内周面に
固着したローダイヤシール４の近傍に配置され、その終
端から翼根リング８の外径部へ循環するように設けられ
ている。

【００１５】また、翼根リング８に穿設された中空孔３
の外部への開口には、高温、高圧の上流段と連通し、中
空孔３に上流段の高温蒸気を導入する上流側配管７と、
中空孔３を通過し、蒸気タービン静翼２０の半径方向に
循環して、蒸気タービン静翼を加熱し、温度の低下した
蒸気を、図示しない復水器へ導くドレン管１７が、それ
ぞれ連結されている。また、上流側配管７の途中には、
制御装置を構成する流量調整バルブ６が介装されてい
る。

【００１６】翼根リング８には、さらに、蒸気タービン
静翼２０の振動を検出できる加速度計９が設置されてお
り、加速度計９からの検出記号は、制御装置を構成する
信号増幅器１０、周波数分析器１１、データ処理器１２
を介して、バルブコントローラ１３に入力される。デー
タ処理器１２は、周波数分析器１１から入力された信号
に基づき、蒸気タービン静翼２０に発生している振動
が、ローダイヤシール４とロータ５外周面との接触振動
によるものかどうかを判断し、その結果をバルブコント
ローラ１３に出力するようにしている。また、バルブコ
ントローラ１３では、データ処理器１２から、加速度計
９で検出した振動が接触振動によるものとの信号を受け
たときは、ローダイヤシール４とロータ５外周面との接
触を引離すべく、中空孔３に流入する蒸気量を加減する
開度信号を、流量調整バルブ６に出力するようにしてい
る。

【００１７】本実施例の蒸気タービン静翼２０は、上述
のように構成されているので、上流側配管７を介して、
上流段の高温蒸気が中空孔３に導入されると、半径方向
に伸張して、内環１４の内周面に固着したローダイヤシ
ール４の先端が、ロータ５外周面に接近してクリアラン
スを狹める。また、蒸気タービン静翼２０を加熱した蒸
気は、ドレン管７を介して復水器へ排出される。

【００１８】さらに、蒸気タービン静翼２０が過大な熱
伸びにより、ローダイヤシール４の先端がロータ５外周
面に接触し、蒸気タービン静翼２０に接触振動が発生し
た場合は、蒸気タービン静翼２０の振動を検出する加速
度計９からの信号を、信号増幅器１０、周波数分析器１
１を通じてデータ処理器１２へ伝送し、データ処理器１
２が加速度計９からの信号が接触振動によるものかどう
かを判断し、その結果をバルブコントローラ１３に送
る。

【００１９】バルブコントローラ１３では、データ処理
器１２からローダイヤシール４が、ロータ５外周面に接
触して、接触振動を起こしているとの信号を受けた場
合、流量調整バルブ６へ開度信号を送り、上流側配管７
から中空孔３への蒸気流量を絞り、蒸気タービン静翼２
０の熱伸びを矯正して、ローダイヤシール４の先端がロ
ータ５外周面へ接触しないようにする。

【００２０】このように、中空孔３への高温蒸気の流入
量を制御することにより、蒸気タービン静翼２０の半径
方向の熱伸びは制御され、ローダイヤシール４とロータ
５外周面との間のクリアランスは、適正に保持すること
ができる。なお、上記実施例においては、蒸気タービン
における静翼について説明したが、本発明は、このよう
な蒸気タービン静翼に限定されるものではなく、ガスタ
ービン静翼、又はコンプレッサ静翼にも適用できるもの
である。また、ガスタービン静翼、コンプレッサ静翼に
適用する場合は、中空孔３を循環させる加熱蒸気に代え
て、これらのガスタービン、又はコンプレッサで発生す
る加熱された流体を使用するようにしてもよいものであ
る。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の蒸気ター
ビン静翼によれば、請求項１に示す構成により、負荷運
転時に、ローダイヤシールとロータのクリアランスを、
接触しない最小クリアランスの最適な状態に保つことが
できるため、ローダイヤシールとロータとの間に形成さ
れる、クリアランスからの蒸気の漏れを効果的に防止す
ることができ、タービンの性能を大幅に向上させること
ができる。また、ローダイヤシールの内周面とロータ外
周面とのクリアランスのセッティングを、余裕をもっ
て、大きくしておくことにより、接触振動の発生が防止
できる。

【００２２】また、本発明の蒸気タービン静翼は、請求
項２に示す構成により、ローダイヤシールとロータが接
触して、接触振動を発生することがあっても、感知した
振動にもとづき、ローダイヤシールとロータのクリアラ
ンスを接触を起さない臨界的なクリアランスに形成する
ことができる。これにより、常時クリアランスを振動を
起さない限界値に近いクリアランスに設定することがで
き、接触振動を引起こすことなく、タービン性能を最大
限に発揮させることができる。また、クリアランスの設
定が容易となり、タービン組立時間の短縮化が達成でき
る利点もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の蒸気タービン静翼の一実施例を示す図
で、図１（Ａ）は全体側断面図、および制御ブロックを
示す図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）に示す矢視Ａ−Ａ断面
図。

【図２】従来の蒸気タービン静翼の全体側断面図であ
る。

【符号の説明】

１静翼２’，２動翼３中空孔４ローダイヤシール５ロータ６流量調整バルブ７上流側配管８翼根リング９加速度計１０信号増幅器１１周波数分析器１２データ処理器１３バルブコントローラ１４内環１５ディスク１６大径シール１７ドレン管２０蒸気タービン静翼

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】動翼が設置されたロータ外周面との間隙
を適正に保持するローダイヤシールを内周面に設けた蒸
気タービン静翼において、上流段から抽気した蒸気を前
記ローダイヤシールの近傍まで循環させる中空孔を前記
蒸気タービン静翼に設けたことを特徴とする蒸気タービ
ン静翼。
【請求項２】前記蒸気タービン静翼の振動を検出する
加速度計と、前記加速度計からの信号により、前記中空
孔への前記蒸気の流入量を制御する制御装置を設けたこ
とを特徴とする、請求項１の蒸気タービン静翼。