JPS58135304A - 蒸気タ−ビン - Google Patents

蒸気タ−ビン

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Publication number
JPS58135304A
JPS58135304A JP1846882A JP1846882A JPS58135304A JP S58135304 A JPS58135304 A JP S58135304A JP 1846882 A JP1846882 A JP 1846882A JP 1846882 A JP1846882 A JP 1846882A JP S58135304 A JPS58135304 A JP S58135304A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
steam
blade
cooling
ring side
nozzle plate
Prior art date
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Pending
Application number
JP1846882A
Other languages
English (en)
Inventor
Masataka Kikuchi
菊地 正孝
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
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp, Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP1846882A priority Critical patent/JPS58135304A/ja
Publication of JPS58135304A publication Critical patent/JPS58135304A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01DNON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D5/00Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
    • F01D5/02Blade-carrying members, e.g. rotors
    • F01D5/08Heating, heat-insulating or cooling means
    • F01D5/081Cooling fluid being directed on the side of the rotor disc or at the roots of the blades
    • F01D5/084Cooling fluid being directed on the side of the rotor disc or at the roots of the blades the fluid circulating at the periphery of a multistage rotor, e.g. of drum type

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は冷却蒸気によってロータおよび羽根植込部を冷
却すると共に、羽根有効部の根元と羽根先端を冷却する
ようにした蒸気タービンに関する。
〔発明の技術的背漿〕
事業用大型再熱蒸気タービンとしては、高温再熱蒸気温
度が5661:というように非常に高い機種が多用され
るよう(ニなってきた。
一般に、蒸気タービンのロータや羽根の材料としてはC
r −Mo−V鋼や12Cr鋼などが使用されているが
、これらの金属は高温になるにつれ材料強度が低下し、
材料のクリープが顕著になる。
そのため、再熱段落の中圧タービンロータは566℃も
の高温再熱蒸気に直接さらされると、ロータ材の非軸対
称性によるクリープ速度の差(ロータの軸方向クリープ
速度の周方向におけるばらつき)によって曲りを生ずる
ことがある。
このロータの曲りは、出力が350 MW−600MW
クラスの大型蒸気タービンでは一年間に30μm程度に
も達することが知られている。
また、事業用タービン(2極機)は通常3000rpm
もしくは3600 rpmの高速で回転しており、羽根
の植入部には植込部自身の遠心力の他に、羽根有効部や
シュラウドの遠心力あるいは植込部の複雑な形状に基因
する応力集中により苛酷な遠心応力が作用している。
このような高遠心応力状態下にある羽根植込部が高温再
熱蒸気にさらされた場合には、材料強度の低下によるク
ラックや高温クリープによる羽根浮き上がり現象が発生
しやすくなる。
ロータに曲りが生ずるとアンバランスが発生して振動が
増加し、また羽根植込部のクラックは羽根の飛散事故を
招来する危険がある。
また、羽根の浮き上がりは、回転中の羽根がノズルダイ
ヤフラム外輪に設けたラジアルスピルストリップ等の静
止部品に接触する、いわゆるラビングを引き起こし、振
動の増大や羽根及び静止部品の損傷・破損という事故に
つながるおそれがある。
このような不都合や事故を未然に防ぐため、従来から再
熱段落で冷却蒸気を用いてロータ及び羽根植込部を冷却
することが行なわれている。
第1図は従来の冷却方法を用いた蒸気タービン再熱段落
の具体例を示す。
同図において、高温再熱蒸気は高温再熱蒸気管(図示せ
ず)から再熱第1段落シェル1内に導入され、鎖線矢符
HRで示すようにノズル板2,6と羽根有効部4から成
る蒸気通路部を通過し、膨張しなから再熱排気室に至る
一方、低温再熱蒸気管(図示せず)から冷却蒸気管5内
に分流した冷却蒸気CRは、実線矢符で示すように、再
熱第1段ラビリンス部6及びバランスホール7を通過し
、順次再熱第2段以降のラビリンス部8及びバランスホ
ールを通過して流れることにより再熱段落のロータ9及
び羽根植込部10を冷却する。
上述の冷却方法ζ二よれば、例えば高温再熱蒸気温度が
566℃の場合、冷却蒸気温度を480℃とすればロー
タ9の経年曲がりを冷却なしの場合の 3− 1/1o  程度に低下させることができ、また羽根の
浮き−りがりの抑制及び羽根植込部のクラック発生防止
に所定の効果を発揮させることができる。
〔背景技術の問題点〕
しかしながら、従来の冷却方法においては、羽根有効部
根元部4&の冷却及び羽根先端部(テノン11及びシュ
ラウド12)の冷却が全く考慮されていない。
羽根有効部根元4aは蒸気力による最大曲げ応力が作用
する部位であり、しかも羽根の接線方向振動の一層モー
ドでは振動応力が最も厳しくなる部位であることが実験
的にも確認されている。
また、羽根先端部のテノン11及びシュラウド12には
羽根の軸方向振動モードやねじり振動モード時に大きな
振動応力が発生する。
従って、羽根有効部根元及び羽根先端部における材料強
度の低下は極力抑制すべきであり、これらの部位を冷却
し温度を下げることが望まれる。
また材料の高温クリープによって生じるシュラウドの浮
き上がりや反り返りはラビングを引き起 4 − こし、過大な振動や損傷の一因となるため、かかる観点
からも羽根先端部の冷却が望まれるが、従来は何等の対
策も講じられていなかった。
特に、最近は蒸気タービン効率向上策のひとつとして、
2段再熱蒸気タービンが広く採用される傾向にあるが、
今後採用される大型の2段再熱蒸気タービンの蒸気条件
は316 atg / 566℃1579tl:: /
 593℃が標準的な値とされており、再熱蒸気は現状
よりも更に高温になる。
従って、2段再熱蒸気タービンの再熱段落のロータ材料
及び羽根材料に従来同様の材料を用いるとすれば、ロー
タ及び羽根の信頼性を確保するためにはそれらの冷却を
従来より一層緻密に実施することが必要となる。
即ち、再熱段落のロータの経年曲り及び羽根植込部のク
ラックや羽根浮き上りを防止するために再熱段落のロー
タ及び羽根植込部を冷却するだけでなく、蒸気力による
曲げ応力が大きく振動応力的にも厳しい羽根有効部根元
や、振動モードによっては大きな振動応力が発生し、ま
たシュラウドの浮き上がりや反り返りの発生が危惧され
る羽根先端部に対しても十分な冷却を施すことが必要と
なる。
〔発明の目的〕
本発明は上述の事情に鑑みてなされたもので、蒸気ター
ビン再熱段落のロータ及び羽根植込部の冷却を確保して
ロータの経年臼がり、羽根浮き上がり及び羽根植込部ク
ラックの発生を抑制するとともに、羽根有効線根元及び
羽根先端部をも冷却蒸気を用いて冷却することにより、
タービン運転中に厳しい応力条件下にさらされる羽根有
効線根元及び羽根先端部の材料強度低下とクリープ速度
を抑制し、羽根の信頼性を向上させた蒸気タービンを提
供することを目的としている。
〔発明の概要〕
本発明は冷却蒸気によってロータ及び羽根植込部を冷却
する蒸気タービンにおいて、再熱段落のノズル板から羽
根を通る蒸気通路部をノズル板またはノズル板と羽根に
設けたしきりによって内輪側、中央部及び外輪側に区分
し、前記中央部な高温再熱蒸気の通路部とし、前記内輪
側と外輪側を冷却蒸気の通路部として羽根有効部として
羽根有効線根元及び羽根先端部の冷却を行うようにした
ものである。
〔発明の実施例〕
以下、第2図を参照して本発明の詳細な説明する。
この実施例では、高温再熱蒸気管16の外側には冷却蒸
気管14が設けられている。
また、各ノズル板2,3と羽根4には各根元部の近傍と
先端部の近傍の適当位置に円管状のしきり15i6.1
7,18,19.20が設けられ、蒸気通路部を内輪側
21、中央部22、及び外輪側23に区分している。
しきり15,17.19と16.18.20の間に形成
された蒸気通路部の中央部22には高温再熱蒸気管16
内(=導入された高温再熱蒸気が送り込まれる。
また、しきり15.17.19の内側(第2図で下側)
に形成された内輪側21と、しきり16゜7− 18.20の外側に形成された外輪側26の蒸気通路部
には冷却蒸気管14内に導入された冷却蒸気(低温再熱
蒸気)が送り込まれ、夫々、羽根有効線根元4aと、テ
ノン11及びシュラウド12とを冷却する。
また、冷却蒸気管14内に導入された低温再熱蒸気の一
部は従来例におけると同様、再熱第1段ラビリンス部6
及びバランスホール7を通過し、順次再熱第2段以降の
ラビリンス部8及びバランスホールを通過して流れるこ
とにより、再熱段落のロータ9及び羽根植込部10を冷
却する。
なお、冷却蒸気管14に送り込む冷却蒸気としては、タ
ービンの適当段落からの抽気蒸気、あるいはこの抽気蒸
気と低温再熱蒸気との混合蒸気を用いることができる。
上述の如く、本発明の蒸気タービンにおいては、再熱段
落の蒸気通路部をノズル板及び羽根に設けたしきりによ
り、内輪側、中央部及び外輪側に区分し、内輪側と外輪
側の蒸気通路部に冷却蒸気を 8− 流すようにしたから羽根有効線根元と羽根先端部を所望
の温度に冷却することができ、それらの部位の材料強度
の低下とクリープ速度を抑制し、羽根有効線根元やテノ
ン、シュラウドのクラック、シュラウドの浮き、上がり
及びシュラウドの反り返り等の事故の発生を防止するこ
とができる。
また、本発明を採用すれば羽根の信頼性が向上するため
、再熱温度が従来より高い蒸気を使用することが可能と
なりその結果タービンの熱効率を上昇させることができ
る。
第6図は本発明の変形例を示す。
本変形例は第2図と比較すれば明らかなように羽根4の
しきりを取りはずし、ノズル板2.乙にのみしきり15
,16,19.20を設けたことを特徴とするものであ
る。
羽根は回転体であるため、第2図のように羽根4にしき
り17.18を設けると、遠心力が増加し、この遠心力
増加分によって羽根植込部の遠心応力が許容値を超える
場合予想されるが、本変形例は羽根4のしきりを取りは
ずすことによって羽根の応力を軽減させたものである。
なお、羽根のしきりを取りはずした場合、ノズル板2,
6間で高温蒸気と冷却蒸気の混合を生ずるが、その量は
僅かであり、羽根有効部根元及び羽根先端の冷却を十分
に達成することができる。
〔発明の効果〕
上述したように、本発明においては蒸気通路部の内輪側
及び外輪側を流れる冷却蒸気によって羽根有効部根元と
羽根先端部が冷却されるので、それらの部位の材料強度
低下とクリープ速度は抑制され、羽根の信頼性を同上さ
せた蒸気タービンを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の蒸気タービンの再熱段落の縦断面図、第
2図は本発明の蒸気タービンの再熱段落の実施例を示す
縦断面図、第6図は本発明の蒸気タービンの再熱段落の
変形例を示す縦断面図である。 1 ・・・・・・・・・ 再熱第1段落シェル2.6・
・・ ノズル板 4 ・・・・・・・・・ 羽根 5 ・・・・・・・・・ 冷却蒸気管 6.8・・・ ラビリンス部 7 ・・・・・・・・・ バランスホール9 ・・・・
・・・・・ ロータ 10 ・・・・・・・・・ 羽根植込部11 ・・・・
・・・・・ テノン 12 ・・・・・・・・・ シュラウド13 ・・・・
・・・・・ 高温再熱蒸気管14 ・・・・・・・・・
 冷却蒸気管15〜20・・・ しきり 21 ・・・・・・・・・蒸気通路部内輪側22 ・・
・・・・・・・蒸気通路部中央部26 ・・・・・・・
・・蒸気通路部外軸側HR・・・・・・・・・高温再熱
蒸気の流れCR・・・・・・・・・冷却蒸気の流れ代理
人弁理士 須 山 佐 −

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、冷却蒸気によってロータ及び羽根植込部を冷却する
    蒸気タービンにおいて、再熱段落のノズル板から羽根を
    通る蒸気通路部を内輪側、中央部及び外輪側に区分し、
    前記中央部を高温用熱蒸気の通路部とし、前記内輪側及
    び外輪側を冷却蒸気の通路部として羽根有効部根元及び
    羽根先端部の冷却を行なうようにしたことを特徴とする
    蒸気タービン。 2、蒸気タービン再熱段落のノズル板にしきりを設けて
    蒸気通路部を内輪側、中央部及び外輪側(二区分したこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の蒸気タービ
    ン。 6、蒸気タービン再熱段落のノズル板と羽根にしきりを
    設けて蒸気通路部を内輪側、中央部及び外輪側に区分し
    たことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の蒸気タ
    ービン。
JP1846882A 1982-02-08 1982-02-08 蒸気タ−ビン Pending JPS58135304A (ja)

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JP1846882A Pending JPS58135304A (ja) 1982-02-08 1982-02-08 蒸気タ−ビン

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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