JPH08260903A - 蒸気タービンの再熱蒸気室 - Google Patents

蒸気タービンの再熱蒸気室

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JPH08260903A
JPH08260903A JP6986895A JP6986895A JPH08260903A JP H08260903 A JPH08260903 A JP H08260903A JP 6986895 A JP6986895 A JP 6986895A JP 6986895 A JP6986895 A JP 6986895A JP H08260903 A JPH08260903 A JP H08260903A
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JP
Japan
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flow
steam
nozzle
turbine
reheat
Prior art date
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Pending
Application number
JP6986895A
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English (en)
Inventor
Munehisa Ono
野 宗 久 大
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 車室外部から供給された蒸気を円滑にタービ
ン段落内に導き、タービン段落効率を向上させること。 【構成】 単流型ノズルを有する蒸気タービン再熱蒸気
入口部に、タービンケーシング1の下方の入口管5から
供給された流体をノズル11流路に対してその周方向に
均等に配分する分流板20を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、蒸気タービンの再熱蒸
気室に係り、特にノズル流路入口部の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、蒸気タービンの如き軸流回転機
械においては、作動流体が通る流路が静止しているノズ
ルと回転する羽根で構成されており、蒸気タービンの場
合には、ノズル部では、圧力の高い上流から圧力が低い
下流へ作動流体が膨脹し、熱エネルギーが速度エネルギ
ーに変換される。上記羽根はノズルから流出する作動流
体の速度エネルギーによって回転し、そのエネルギーが
動力として取り出される。
【0003】ところで、蒸気タービンの場合、流体の条
件に応じ材質、サイズ、製造方式などによって高圧、中
圧、低圧用車室に分類されており、各車室の入口部から
段落入口までの流路では流体が円滑に導かれ、段落内で
有効にエネルギー交換を行なう必要がある。
【0004】図10は、従来から採用されている蒸気タ
ービン中圧車室入口部の断面図であり、タービンケーシ
ング1内には、これと同心的な主蒸気側内車室2及び再
熱蒸気側内車室3が互いに軸線方向に離間して設けられ
ており、上記主蒸気側内車室2と再熱蒸気側内車室3と
の間に再熱蒸気入口室4が形成され、タービンケーシン
グ1の下部には上記再熱蒸気入口室4に連通する2本の
蒸気入口管5(図11参照)が接続されている。
【0005】上記主蒸気側内車室2及び再熱蒸気側内車
室3の中心にはロータ6が貫挿されており、そのロータ
6に一体的に形成されたホイール7の外周部に多数の羽
根8が設けられている。羽根8の前面側(作動蒸気の流
入側)には、ノズル外輪9及びノズル内輪10との間に
設けられたノズル11が配設されており、上記ノズル外
輪9が再熱蒸気側内車室3の内周面に固定されている。
また、主蒸気側内車室2の内周面には最上流のノズル内
輪10まで延びるパッキンヘッド12が固定されてい
る。
【0006】しかして、このような単流型ノズルを有す
る蒸気タービンにおいては、図11に示すように、各入
口管5から再熱蒸気入口室4に流入した蒸気は、再熱蒸
気入口室4内の下部で流れが分散し、上方に廻り込んだ
後、ノズル11へ導かれる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の如き
蒸気タービンにおいては、作動流体が再熱蒸気入口室4
内の流路で全周均一に流量が配分されないため、ノズル
11部に流入する際に不安定な渦流れとなる等の問題が
ある。
【0008】図11で示す周方向位置で、水平部、真
上、真下、(θ=0°,90°,180°,270°)
の流れの様相を図12乃至図16を用いて説明する。図
12は真下(θ=270°)の流路を示し、入口管5
(図示せず)から再熱蒸気入口室4に流入した蒸気は、
直接ノズル11の流路へ侵入する。したがって、ノズル
11の翼長先端においては大きな剥離が発生し易く、こ
の不安定な剥離流が下流にある羽根8に悪影響を及ぼ
す。
【0009】図13は真上(θ=90°)における流路
を示す図であって、左右2本の入口管5から再熱蒸気入
口室4内に流入した蒸気は入口室に沿って周方向に移動
し、図14に示すように真上部で互いに衝突し渦流れが
発生する。さらに、この2つの流れはノズルの上流で大
きな入射角となってノズル流路内へ流入する。したがっ
て、図14に示すようにノズル11の入口部或は出口部
においてノズル11の翼間で剥離が発生し、大きな損失
となる。
【0010】また、図15及び図16はそれぞれ水平部
(θ=0°,180°)のノズル流路を示し、θ=0の
位置においては図15に示すように蒸気の入射角が大き
くなりノズル11の出口部で剥離現象が発生し、θ=1
80°の位置では図16に示すように、ノズル入口部で
剥離現象が発生し、いずれの位置においてもノズル11
の翼間で損失が起こる。
【0011】図17は、従来の装置におけるノズル流路
の周方向流量分布を示す図であって、周方向において大
きな流量変化が生じる。そのため、変動損失、ノズル入
射角損失、過流量損失、ノズル外周での剥離損失などが
発生し、タービン段落効率が著しく低下する。このた
め、上記渦流れによる損失を低減する改善策が望まれて
いる。
【0012】本発明はこのような点に鑑み、車室外部か
ら供給された蒸気を円滑にタービン段落内に導くことに
よってタービン段落効率を向上させることを目的とす
る。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】第1の発明は、単流型
ノズルを有する蒸気タービン再熱蒸気入口部に、車室下
方の入口管から供給された流体をノズル流路に対してそ
の周方向に均等に配分する分流板を設けたことを特徴と
する。
【0014】第2の発明は、第1の発明にさらに単流型
ノズルの上流側に、流体を円滑にノズル流路へ導く、複
数枚のフローガイドを放射状に設けたことを特徴とす
る。
【0015】第3の発明は、単流型ノズルの上流側にお
ける、ノズル外輪を固定する再熱蒸気側内車室の再熱蒸
気入口部側にロータ軸線を含む断面において凸曲面を有
する内車室側ガイド部を設けるとともに、主蒸気側内車
室に固定されているパッキンヘッドの再熱蒸気入口部側
に、ロータ軸線を含む断面において凹曲面を有するパッ
キンヘッド側ガイド部を設けたことを特徴とする。
【0016】第4の発明は、単流型ノズルの上流側に、
再熱蒸気入口室内部の半径方向流れをノズル流路入口の
軸方向流れに偏向させる転向板を設けたことを特徴とす
る。
【0017】第5の発明は、単流型ノズルの上流側の再
熱蒸気入口室内の下半部に、車室下方の入口管からの高
速流が直接ノズル流路へ侵入することを防止するバッフ
ル板を設けたことを特徴とする。
【0018】また、第6の発明は、単流型ノズルの上流
側における再熱蒸気入口室内に、その再熱蒸気室を左右
に分割し、車室下方の2本の入口管から供給された流体
が車室最上部及び最下部で衝突することを防止する遮流
板を設けたことを特徴とする。
【0019】
【作用】上記構成により、ノズル入口部における蒸気の
周方向流量が均一化され、ノズル流路へ円滑に導かれ
る。したがって、渦流れに起因するノズル、羽根流路内
での損失が小さくなり、タービン段落効率を向上するこ
とができる。
【0020】
【実施例】以下、添付図1乃至図9を参照して本発明の
実施例について説明する。なお、図中図10と同一部分
には同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【0021】図1は第1及び第2の発明における再熱蒸
気入口室4の縦断正面図であり、図2はそのノズル入口
流路部の拡大断面図である。再熱蒸気入口室4内には、
2本の入口管5の開口部の上方位置に、それぞれ入口管
5から流入する蒸気をノズル流路の周方向に均等に分流
する分流板20が設けられており、ノズル11列の前方
すなわち蒸気流入側には、蒸気をノズル11間のノズル
流路に円滑に導くための複数枚のフローガイド21がほ
ぼ放射状に設けられている。
【0022】しかして、1本の入口管5内の流体(矢印
a)は再熱蒸気入口室4内に流入すると、分流板20に
よって2分され、ノズル流路内に流入する蒸気流量が周
方向で均等になるように配分され、上方に円滑に導かれ
る(矢印b)。すなわち、例えば一方の入口管5から流
入した蒸気は、ノズル流路の270°から0°の範囲
と、0°から90°の範囲とに均等に2分される。そし
て、上記分流板20で分配された各部流体は、ノズル1
1の前面側に放射状に設けられたフローガイド21によ
って半径方向に指向され(矢印c)、そのフローガイド
をそれぞれ通過してノズルの流入部の周方向で等流量の
安定した流れとなってノズル11へ導かれる(矢印
d)。
【0023】図3の(a),(b),(c)は本発明の
分流板及びフローガイドが設けられた再熱蒸気室を有す
る蒸気タービンと従来の蒸気タービンとの性能を比較し
た図であり、図3の(a)に示すように、ノズル流入部
の周方向流量分布が従来装置では大きく変化しており、
それに伴って(b)のように大きな損失が発生してい
た。この段落の大きな流量変化は下流にある次段、次々
段にも影響が与えられていた。これに対し、本発明にお
いては、同(a),(b)の実線で示すように、周方向
の流量分布が均一になり、損失が低減される。図3の
(c)は初段の不均一な流量分布、渦流をなくすること
で、下流の第2段、第3段以降の段落も安定的な流れで
効率が上昇することを示している。
【0024】以上のことから明らかなように、再熱蒸気
入口室内に分流板、或はさらにフローガイドを配設する
ことによって、作動流体の流量分布を均一化し、タービ
ン段落効率の向上を図ることができる。
【0025】図4は第3の発明の実施例を示す図であ
り、ノズル外輪9を固定する再熱蒸気側内車室3の先端
部(再熱蒸気入口部側)には、ロータ軸線を含む断面に
おいてR1 の曲率の凸曲面を有する内車室側ガイド部2
2が設けられており、主蒸気側内車室2に固定されてい
るパッキンヘッド12の後端外部には、R2 の曲率の凹
曲面を有するパッキンガイド側ガイド部23が設けられ
ている。
【0026】しかして、入口管から再熱蒸気入口室4内
に流入した蒸気は、両ガイド部22,23で形成された
絞り流路で整流され、円滑にノズル11部へと導入され
る。
【0027】図5は、第4の発明の実施例を示す図であ
って、再熱蒸気入口室4内に、その再熱蒸気入口室4に
流入した蒸気を軸線方向に指向する転向板24が設けら
れている。しかして、この場合も、入口管から導入され
た蒸気は転向板24でノズル流路部へ円滑に導かれる。
【0028】また、図6は第5の発明の実施例を示す図
であって、再熱蒸気側内車室2の先端には図7に示すよ
うにその下半部に、主蒸気側内車室2方向に突出するバ
ッフル板25が突設されている。しかして、この場合、
バッフル板25のL寸法を調整することによって、周方
向の通過面積(S)を制御し、流れの安定化を図ること
ができる。
【0029】図8及び図9は第6の発明の実施例を示す
図であって、タービンケーシング1の内面には、ロータ
軸線方向に延び、再熱蒸気入口室4内に突出して再熱蒸
気入口室4を左右に分割する遮流板26が設けられ、さ
らに主蒸気側内車室2の端面側に水平状の遮流板27が
設けられている。
【0030】しかして、この場合2本の入口管5,5か
ら再熱蒸気入口室4に供給された蒸気が再熱蒸気入口室
4内の真上と真下で互いに衝突して渦流れが発生するこ
とが防止されるとともに、周方向の流量が均一に配分さ
れる。したがって、図1等に示したものと同様な作用効
果を奏する。
【0031】
【発明の効果】本発明は上述のように構成したため、ノ
ズル入口部における蒸気の周方向流量を均一化し、蒸気
を円滑にノズル流路へ導くことができる。したがって、
渦流れに起因するノズル及び羽根流路内での損失が小さ
くなり、タービン段落効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1及び第2の発明の蒸気タービンの再熱蒸気
室の縦断正面図。
【図2】第1の発明の縦断側面部分図。
【図3】(a),(b),(c)はそれぞれ第1の発明
と従来の装置との性能比較を示す図。
【図4】第3の発明の縦断側面部分図。
【図5】第4の発明の縦断側面部分図。
【図6】第5の発明の縦断側面部分図。
【図7】第5の発明の説明図。
【図8】第6の発明の縦断正面図。
【図9】第6の発明の縦断側面部分図。
【図10】従来の蒸気タービン中圧車室入口部の縦断側
面図。
【図11】図10の装置の縦断正面図。
【図12】図10の装置の蒸気流作動説明図。
【図13】図10の装置の蒸気流作動説明図。
【図14】真上部におけるノズル流路の蒸気流れ説明
図。
【図15】水平部におけるノズル流路の蒸気流れ説明
図。
【図16】水平部におけるノズル流路の蒸気流れ説明
図。
【図17】従来の装置におけるノズル流路の周方向流量
分布を示す図。
【符号の説明】
1 タービンケーシング 2 主蒸気側内車室 3 再熱蒸気側内車室 4 再熱蒸気入口室 5 蒸気入口管 6 ロータ 7 ホイール 8 羽根 9 ノズル外輪 10 ノズル内輪 11 ノズル 20 分流板 21 フローガイド 22 内車室側ガイド部 23 パッキンガイド側ガイド部 24 転向板 25 バッフル板 26 遮流板

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】単流型ノズルを有する蒸気タービン再熱蒸
    気入口部に、タービンケーシング下方の入口管から供給
    された流体をノズル流路に対してその周方向に均等に配
    分する分流板を設けたことを特徴とする、蒸気タービン
    の再熱蒸気室。
  2. 【請求項2】単流型ノズルの上流側に、流体を円滑にノ
    ズル流路へ導く、複数枚のフローガイドを放射状に設け
    たことを特徴とする、請求項1記載の蒸気タービンの再
    熱蒸気室。
  3. 【請求項3】単流型ノズルの上流側における、ノズル外
    輪を固定する再熱蒸気側内車室の再熱蒸気入口部側にロ
    ータ軸線を含む断面において凸曲面を有する内車室側ガ
    イド部を設けるとともに、主蒸気側内車室に固定されて
    いるパッキンヘッドの再熱蒸気入口部側に、ロータ軸線
    を含む断面において凹曲面を有するパッキンヘッド側ガ
    イド部を設けたことを特徴とする、蒸気タービンの再熱
    蒸気室。
  4. 【請求項4】単流型ノズルの上流側に、再熱蒸気入口室
    内部の半径方向を流れをノズル流路入口の軸方向流れに
    偏向させる転向板を設けたことを特徴とする、蒸気ター
    ビンの再熱蒸気室。
  5. 【請求項5】単流型ノズルの上流側の再熱蒸気入口室内
    の下半部に、車室下方の入口管からの高速流が直接ノズ
    ル流路へ侵入することを防止するバッフル板を設けたこ
    とを特徴とする、蒸気タービンの再熱蒸気室。
  6. 【請求項6】単流型ノズルの上流側における再熱蒸気入
    口室内に、その再熱蒸気室を左右に分割し、車室下方の
    2本の入口管から供給された流体が車室最上部及び最下
    部で衝突することを防止する遮流板を設けたことを特徴
    とする、蒸気タービンの再熱蒸気室。
JP6986895A 1995-03-28 1995-03-28 蒸気タービンの再熱蒸気室 Pending JPH08260903A (ja)

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JP (1) JPH08260903A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100909920B1 (ko) * 2001-11-15 2009-07-29 제너럴 일렉트릭 캄파니 증기 터빈의 증기 입구 및 그의 개조 방법
JP2010144717A (ja) * 2008-12-16 2010-07-01 Man Turbo Ag 蒸気タービンのための流入段

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