JPS58178806A - 蒸気タ−ビンのエキスパンシヨンジヨイント - Google Patents
蒸気タ−ビンのエキスパンシヨンジヨイントInfo
- Publication number
- JPS58178806A JPS58178806A JP6097682A JP6097682A JPS58178806A JP S58178806 A JPS58178806 A JP S58178806A JP 6097682 A JP6097682 A JP 6097682A JP 6097682 A JP6097682 A JP 6097682A JP S58178806 A JPS58178806 A JP S58178806A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- expansion joint
- steam
- wall thickness
- joint
- pressure
- 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
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
- F01D9/00—Stators
- F01D9/06—Fluid supply conduits to nozzles or the like
Landscapes
- 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。
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〕
本発明は蒸気タービンの主蒸気入口部に設けられるエキ
スパンションジヨイントに関スる。
スパンションジヨイントに関スる。
蒸気タービンの主蒸気入口部は、最も高温・高圧の蒸気
が導入される部分であり、その設計・製作にあたっては
高い技術が要求され、その構造も次第に複雑になってき
ている。これは主とじて、５００°Ｏ會越える高温にお
６て耐圧性すなわち機械的強度を維持できる材料の開発
が非常に困難であり、かつまたそれに代わる部材の肉厚
増加は製造原価が割高となるため、これらの事情が股ｉ
ｔ段階で考Ｊｌされていることによる。
が導入される部分であり、その設計・製作にあたっては
高い技術が要求され、その構造も次第に複雑になってき
ている。これは主とじて、５００°Ｏ會越える高温にお
６て耐圧性すなわち機械的強度を維持できる材料の開発
が非常に困難であり、かつまたそれに代わる部材の肉厚
増加は製造原価が割高となるため、これらの事情が股ｉ
ｔ段階で考Ｊｌされていることによる。
このような主蒸気入口部には、内部ケーシングを貫いて
主蒸気管とノズＶボックス全シールリングを介して連結
するエキスパンションジヨイントが設けられ、温度差に
基づく熱膨張によって内部ケーンングあるいは外部ケ−
７７グ等に多大な応力が鋤くのを緩有１するようになっ
ている。通常、一台のタービンには４箇所の主蒸気入口
部が設けられているが、第１図はそのうちの一部を示し
たものである。エキスパンションジヨイントｌは外部ケ
ーシング２に連設された主蒸気管３と内部ケーシング４
と、この内部ケーシング４に包蔵すれたノズルボックス
５のインレット部６に多ｉのクールリング７を介して設
置されている。このエキスパン／ジンジヨイント１は中
間よシやや下方の外壁に突起部８を有しており、この突
起部８金内部ケー７／ゲインレット部９に設けられた溝
１０に挿入してエキスパンションジヨイント１０重量を
支え、また蒸気の粘性によって回転するのを阻止してい
る。一方、ノズルボックス５の中心に一１図示しない機
構によって回転するタービンロータ１１が軸支されてお
り、発電機全駆動するようになっている。これらの構成
全内蔵する外部ケーシング２および内■１ケーンング４
けｔ下に分割か可能であって、タービンの組立てが完了
後、それぞれポル） １２，１３によってＬ半体と下半
体が固着されている。
主蒸気管とノズＶボックス全シールリングを介して連結
するエキスパンションジヨイントが設けられ、温度差に
基づく熱膨張によって内部ケーンングあるいは外部ケ−
７７グ等に多大な応力が鋤くのを緩有１するようになっ
ている。通常、一台のタービンには４箇所の主蒸気入口
部が設けられているが、第１図はそのうちの一部を示し
たものである。エキスパンションジヨイントｌは外部ケ
ーシング２に連設された主蒸気管３と内部ケーシング４
と、この内部ケーシング４に包蔵すれたノズルボックス
５のインレット部６に多ｉのクールリング７を介して設
置されている。このエキスパン／ジンジヨイント１は中
間よシやや下方の外壁に突起部８を有しており、この突
起部８金内部ケー７／ゲインレット部９に設けられた溝
１０に挿入してエキスパンションジヨイント１０重量を
支え、また蒸気の粘性によって回転するのを阻止してい
る。一方、ノズルボックス５の中心に一１図示しない機
構によって回転するタービンロータ１１が軸支されてお
り、発電機全駆動するようになっている。これらの構成
全内蔵する外部ケーシング２および内■１ケーンング４
けｔ下に分割か可能であって、タービンの組立てが完了
後、それぞれポル） １２，１３によってＬ半体と下半
体が固着されている。
このような構成にあって、エキスパンションジヨイント
１は主蒸気管３から流入した高温高圧の主蒸気をノズル
ボックス５に導入する機能を有している。
１は主蒸気管３から流入した高温高圧の主蒸気をノズル
ボックス５に導入する機能を有している。
ところで、近年、資源節約の気運の高゛まりと共に多大
の資源全消費する発電プラントにおいては、その熱効率
がますます重要視されつつあり、この熱効率を高めるた
めに蒸気メービ／の高温高圧化が極めて有効であること
から、それに対応すべく材料を含めた総合的な検討が′
ｆｒ、されている。％に主蒸気入口部は前述のようＶＣ
最も厳しい条件にさらされているが、現在のところ肉厚
を増力口して機械的強度を補強する以外に適当な対応策
が見出されていない。ところがエキスパン７ヨ／ジヨイ
ントは外部ケーシング、内部ケーシングおよびノズルボ
ックスの三つの部材に支持されているため、その肉厚を
増加させ外径を増した場合には波及的にケーシング等の
外ｆＲ部材に影響を与え、不必要な箇所の肉厚の増大あ
る１、Ａは大形化を招く結果となｐ１高温高圧タービン
の設計にあたって問題となっていた。
の資源全消費する発電プラントにおいては、その熱効率
がますます重要視されつつあり、この熱効率を高めるた
めに蒸気メービ／の高温高圧化が極めて有効であること
から、それに対応すべく材料を含めた総合的な検討が′
ｆｒ、されている。％に主蒸気入口部は前述のようＶＣ
最も厳しい条件にさらされているが、現在のところ肉厚
を増力口して機械的強度を補強する以外に適当な対応策
が見出されていない。ところがエキスパン７ヨ／ジヨイ
ントは外部ケーシング、内部ケーシングおよびノズルボ
ックスの三つの部材に支持されているため、その肉厚を
増加させ外径を増した場合には波及的にケーシング等の
外ｆＲ部材に影響を与え、不必要な箇所の肉厚の増大あ
る１、Ａは大形化を招く結果となｐ１高温高圧タービン
の設計にあたって問題となっていた。
本発明は上述した点に鑑みなされ次もので、エキスパン
ションジヨイントの内部と外部の圧力差に応じて管肉厚
を決定した。特に高温高圧タービンに好適なエキスバン
シ田ンジ目イン）’ｔ−提供すること金目的とする。
ションジヨイントの内部と外部の圧力差に応じて管肉厚
を決定した。特に高温高圧タービンに好適なエキスバン
シ田ンジ目イン）’ｔ−提供すること金目的とする。
すなわち、本発明は蒸気全外部ケーシングより内部ケー
シングを経てノズルボックスに導く主蒸気用ノエキスパ
ンションジョイントにおいて、該エキスパンションジヨ
イントの内壁と外壁に加わる圧力の差に基づいて作用す
る応力の程度によってＡｔｌ 記エキスパンションジヨ
イントの軸方向にその内径を変化させることにより肉厚
を変化させたこと全特徴とする。すなわち、圧力差の大
なる位装置の内径は小さくして肉厚を増し、逆に圧力差
の小なる位置、極端には他の部材に包囲されている箇所
の内径は可能な限９大きくすることによシ肉厚全抑え、
エキスパンションジヨイントの外径全増力口せしめない
ようにしたものである。すなわち従来、必要な内径に対
し管壁の厚さ全最大の圧力差のカロわる位置を基準とし
た内外径とも一様な管がエキスパンションジヨイントと
して用いられてきたが、かようなエキスパンションジヨ
イントではタービンの高温高圧タービンした場合に材料
強度を補うために非常に管外径が大きくな９、必然的に
装置全体の大形止金まねいた。本発明は前述の機構によ
り管外径の増大を緩オロするものであり、籍に高温・高
圧のタービンにおいて好適國使用されるものである。
シングを経てノズルボックスに導く主蒸気用ノエキスパ
ンションジョイントにおいて、該エキスパンションジヨ
イントの内壁と外壁に加わる圧力の差に基づいて作用す
る応力の程度によってＡｔｌ 記エキスパンションジヨ
イントの軸方向にその内径を変化させることにより肉厚
を変化させたこと全特徴とする。すなわち、圧力差の大
なる位装置の内径は小さくして肉厚を増し、逆に圧力差
の小なる位置、極端には他の部材に包囲されている箇所
の内径は可能な限９大きくすることによシ肉厚全抑え、
エキスパンションジヨイントの外径全増力口せしめない
ようにしたものである。すなわち従来、必要な内径に対
し管壁の厚さ全最大の圧力差のカロわる位置を基準とし
た内外径とも一様な管がエキスパンションジヨイントと
して用いられてきたが、かようなエキスパンションジヨ
イントではタービンの高温高圧タービンした場合に材料
強度を補うために非常に管外径が大きくな９、必然的に
装置全体の大形止金まねいた。本発明は前述の機構によ
り管外径の増大を緩オロするものであり、籍に高温・高
圧のタービンにおいて好適國使用されるものである。
第１図において、図示しないボイラから送給された蒸気
は主蒸気管３からエキスパンションジヨイント１を通っ
てノズルボックス５に至り、各段ｆ７ｒＩ’ｍ供給され
てタービンロータ１１ｔ−回転するようになっている。
は主蒸気管３からエキスパンションジヨイント１を通っ
てノズルボックス５に至り、各段ｆ７ｒＩ’ｍ供給され
てタービンロータ１１ｔ−回転するようになっている。
したがって、エキスパンションジヨイント１の内部は高
温高圧の厳しい条件下１？：あシ、この内圧によ多管内
壁には半径方向に強い応力が作用する。一方、エキスパ
ンションジヨイント１の外壁の環境は軸方向に変化して
いる。ｍ２図はこの様子を示すもので、Ａ、Ｂ、０．Ｄ
、Ｅはそれぞれエキスパンションジヨイントｌの外壁に
対応する区間を表している。このうち区間Ａ。
温高圧の厳しい条件下１？：あシ、この内圧によ多管内
壁には半径方向に強い応力が作用する。一方、エキスパ
ンションジヨイント１の外壁の環境は軸方向に変化して
いる。ｍ２図はこの様子を示すもので、Ａ、Ｂ、０．Ｄ
、Ｅはそれぞれエキスパンションジヨイントｌの外壁に
対応する区間を表している。このうち区間Ａ。
区間０および区間Ｅはそれぞれシーシリング７等ＶＣよ
り安定して支持されており、エキスパン７ヨ／ジヨイン
ト１の内壁に作用する応力は外壁全支持する部材の反力
と均衡しているため、管肉厚をあまり必要としない区間
である。これに対し区間Ｂおよび区間りにおいて、外壁
は自由端となっている。区間Ｂにおいて外壁は外部ケー
シング２と内部ケーシング４に画成された第１の空間２
１と接している。この第１の空間２１にはタービンの最
終段落を経て膨張した低圧の蒸気が流入しておｐｌした
がって区間Ｂは管壁を介してエキスバンシ日ンジａイン
ド１の内外部の圧力差が最大となる部位でおる。また区
間Ｄｖｃおいて外壁は内部ケーシング４とノズルボック
ス５によって画成された第２の空間２２と接しているが
、この第２の空間２２にはノ／（Ａ／ボックス５から出
て初段整の羽根に至らなかった漏えい蒸気がまわシ込ん
でいるため、圧力は主蒸気が流入するエキスパンジョン
ジヨイント１の内部と殆んど差がない。
り安定して支持されており、エキスパン７ヨ／ジヨイン
ト１の内壁に作用する応力は外壁全支持する部材の反力
と均衡しているため、管肉厚をあまり必要としない区間
である。これに対し区間Ｂおよび区間りにおいて、外壁
は自由端となっている。区間Ｂにおいて外壁は外部ケー
シング２と内部ケーシング４に画成された第１の空間２
１と接している。この第１の空間２１にはタービンの最
終段落を経て膨張した低圧の蒸気が流入しておｐｌした
がって区間Ｂは管壁を介してエキスバンシ日ンジａイン
ド１の内外部の圧力差が最大となる部位でおる。また区
間Ｄｖｃおいて外壁は内部ケーシング４とノズルボック
ス５によって画成された第２の空間２２と接しているが
、この第２の空間２２にはノ／（Ａ／ボックス５から出
て初段整の羽根に至らなかった漏えい蒸気がまわシ込ん
でいるため、圧力は主蒸気が流入するエキスパンジョン
ジヨイント１の内部と殆んど差がない。
丘述した点に着目してなされた本発明の一実施例全第３
図およびＮ４図を用いて説明する。なおこれらの図にお
いて第１図および第２図と同一部分を表わす場合には同
一符号を付し、説Ｆ！Ａを省略する。
図およびＮ４図を用いて説明する。なおこれらの図にお
いて第１図および第２図と同一部分を表わす場合には同
一符号を付し、説Ｆ！Ａを省略する。
第３図において、内部ケーシング４’ｔ−貫いて主蒸気
管３とノズルボックス５を連絡するエキスパンシコンジ
ョイント５１は、その軸方向に内径を変化させたディフ
ューザ状の形状を有する。この形状は第４図に示すよう
に、第２図における区間Ｂに相当する部位の管肉厚が最
大となるようにこの区間の内径を小さくして得られるも
のでおる。この内径ｄ＋ｆｆｉ小ざくした場合、流速と
の関係でこの区間における蒸気圧力が増大するが、この
圧力り昇が過大とならない程度にｄ、全決定する必要が
おる。またディフューザ状の綾線ｌの形状は蒸気流れの
損失を抑えるべく決定されねばならない。貫うまでもな
く、これらは許容しうる成る外径り、に対して決定され
るものであるから、詳細にはｄｌおよびｌの形状は、Ｄ
Ｉに対して蒸気条件、第１の空間２１における蒸気圧力
およびエキスパンン田／ジヨイント５１の材料、長さ等
の種々のパラメータを用いて、有限要素法等の手法によ
）針算機によって算用されるものでおる。
管３とノズルボックス５を連絡するエキスパンシコンジ
ョイント５１は、その軸方向に内径を変化させたディフ
ューザ状の形状を有する。この形状は第４図に示すよう
に、第２図における区間Ｂに相当する部位の管肉厚が最
大となるようにこの区間の内径を小さくして得られるも
のでおる。この内径ｄ＋ｆｆｉ小ざくした場合、流速と
の関係でこの区間における蒸気圧力が増大するが、この
圧力り昇が過大とならない程度にｄ、全決定する必要が
おる。またディフューザ状の綾線ｌの形状は蒸気流れの
損失を抑えるべく決定されねばならない。貫うまでもな
く、これらは許容しうる成る外径り、に対して決定され
るものであるから、詳細にはｄｌおよびｌの形状は、Ｄ
Ｉに対して蒸気条件、第１の空間２１における蒸気圧力
およびエキスパンン田／ジヨイント５１の材料、長さ等
の種々のパラメータを用いて、有限要素法等の手法によ
）針算機によって算用されるものでおる。
このようにして得られた最適な形状を有する工＋スバン
ンヨンジョイント５１は第４図に示すようなものとなる
。両端の開口部内径はｄ、に比して幾分大きく、蒸気の
流入流出金妨げない構成である。
ンヨンジョイント５１は第４図に示すようなものとなる
。両端の開口部内径はｄ、に比して幾分大きく、蒸気の
流入流出金妨げない構成である。
しかして、外径をほぼ一様に保って内径を軸方向に変化
させたディフューザ状形状であるため、最大外径を増力
口させずによシ高温高圧の蒸気を扱うことが可能である
。
させたディフューザ状形状であるため、最大外径を増力
口させずによシ高温高圧の蒸気を扱うことが可能である
。
以Ｅ述べたように、本発明はエキスパン／コンジヨイン
トの内径を変化させることにより必要な管肉厚を得るよ
うにしたものである。したがって本発明に係るエキスパ
ンションジョイントハ、高温高圧の蒸気を扱うタービン
に適用する場合に、最大外径の増加を緩和するという顕
著なる効果を奏する。＠ ｒｃ超高温高圧蒸気タービン
においては、各部材の肉厚増加による大形化を阻止する
ｔで、このエキスバンションジ四インドの外径を可能な
限り小さく迎えることが重要であるため、本発明は非常
に効果的である。
トの内径を変化させることにより必要な管肉厚を得るよ
うにしたものである。したがって本発明に係るエキスパ
ンションジョイントハ、高温高圧の蒸気を扱うタービン
に適用する場合に、最大外径の増加を緩和するという顕
著なる効果を奏する。＠ ｒｃ超高温高圧蒸気タービン
においては、各部材の肉厚増加による大形化を阻止する
ｔで、このエキスバンションジ四インドの外径を可能な
限り小さく迎えることが重要であるため、本発明は非常
に効果的である。
第１図は従来の蒸気タービンにおける主蒸気入口部７示
す一部切欠断面図、第２図はエキスバ／／四／ジヨイン
トの説明図、第３図は本発明の一実施例を示す一部切欠
断面図、第４図は本発明に係ルエヤスバンシ日ンジョイ
ン）ｆ示す断頁図である０ （１） （５１）・・・エキスパンシコンジョイント（
２）・・・外部ケーシング （３）・・・主蒸気管（４
）・・・内部ケーシング （５）・・・ノズルボックス
（７３１７）代理人弁理士 則 近 憲 佑（ほか１名
）第１図 第２図 第３図 ４０ 第４図
す一部切欠断面図、第２図はエキスバ／／四／ジヨイン
トの説明図、第３図は本発明の一実施例を示す一部切欠
断面図、第４図は本発明に係ルエヤスバンシ日ンジョイ
ン）ｆ示す断頁図である０ （１） （５１）・・・エキスパンシコンジョイント（
２）・・・外部ケーシング （３）・・・主蒸気管（４
）・・・内部ケーシング （５）・・・ノズルボックス
（７３１７）代理人弁理士 則 近 憲 佑（ほか１名
）第１図 第２図 第３図 ４０ 第４図
Claims (1)
- 主蒸気を外部ケーンングより内部ケー７ング全経てノズ
ルボックスに導く蒸気タービンのエキスパンションジヨ
イントにおいて、該エキスパンションジヨイントの内壁
と外壁に加わる圧力の差に基づく応力の程匿によって、
前記エキスバンノヨンショイントの軸方向に外径を略〜
定に保つ一方、その内径を変化させることにより肉厚全
変化せしめたこと全特徴とする蒸気タービンのエキスパ
ンクヨンジミイント。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6097682A JPS58178806A (ja) | 1982-04-14 | 1982-04-14 | 蒸気タ−ビンのエキスパンシヨンジヨイント |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6097682A JPS58178806A (ja) | 1982-04-14 | 1982-04-14 | 蒸気タ−ビンのエキスパンシヨンジヨイント |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58178806A true JPS58178806A (ja) | 1983-10-19 |
Family
ID=13157958
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6097682A Pending JPS58178806A (ja) | 1982-04-14 | 1982-04-14 | 蒸気タ−ビンのエキスパンシヨンジヨイント |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58178806A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6193207A (ja) * | 1984-10-15 | 1986-05-12 | Hitachi Ltd | 蒸気タ−ビンの蒸気導入部構造 |
| US4850794A (en) * | 1987-08-14 | 1989-07-25 | Westinghouse Electric Corp. | Hardfacing technique and improved construction for inlet steam sealing surfaces of steam turbines |
| EP2031190A1 (de) * | 2007-08-28 | 2009-03-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Dampfturbine mit geregelter Kühlmittelzuführung |
-
1982
- 1982-04-14 JP JP6097682A patent/JPS58178806A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6193207A (ja) * | 1984-10-15 | 1986-05-12 | Hitachi Ltd | 蒸気タ−ビンの蒸気導入部構造 |
| US4697983A (en) * | 1984-10-15 | 1987-10-06 | Hitachi, Ltd. | Steam introducing part structure of steam turbine |
| US4850794A (en) * | 1987-08-14 | 1989-07-25 | Westinghouse Electric Corp. | Hardfacing technique and improved construction for inlet steam sealing surfaces of steam turbines |
| EP2031190A1 (de) * | 2007-08-28 | 2009-03-04 | Siemens Aktiengesellschaft | Dampfturbine mit geregelter Kühlmittelzuführung |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2351766C2 (ru) | Паровая турбина и способ работы паровой турбины | |
| US8500397B2 (en) | Seals in steam turbine | |
| JP2002508044A (ja) | 内部冷却形蒸気タービンのタービン軸並びにタービン軸の冷却方法 | |
| Fujii et al. | Mirror gas turbines: A newly proposed method of exhaust heat recovery | |
| JP2018513299A (ja) | 好ましくは有機ランキン・サイクルｏｒｃプラントのための多段タービン | |
| JP2014043813A (ja) | 二圧式ラジアルタービンの運用方法 | |
| Moore et al. | Testing of a 10 MWe supercritical CO2 turbine | |
| CN107780972A (zh) | 涡轮发动机转子中的热管 | |
| JP2000291403A (ja) | 蒸気タービン | |
| JP2006017016A (ja) | 蒸気タービンケーシングおよび蒸気タービン | |
| JPS58178806A (ja) | 蒸気タ−ビンのエキスパンシヨンジヨイント | |
| JP2019108835A (ja) | 蒸気タービンプラント及びその運転方法 | |
| KR101949058B1 (ko) | 증기 터빈 및 증기 터빈 동작 방법 | |
| JP2005315122A (ja) | 蒸気タービン | |
| Li et al. | Supercritical carbon dioxide turbine design and arrangement optimization | |
| JP2023552316A (ja) | 超臨界条件を保証するための少なくとも２つのカスケード圧縮段を有するｃｏ２サイクル用圧縮機 | |
| Strub et al. | Paper 5: HIGH PRESSURE INDIRECT CO2 CLOSED-CYCLE GAS TURBINES | |
| US20050120719A1 (en) | Internally insulated turbine assembly | |
| JP2006097544A (ja) | 蒸気タービンプラントおよび蒸気タービンプラントの冷却方法 | |
| JP5687482B2 (ja) | 水力機械のランナ | |
| JPS614804A (ja) | 蒸気タ−ビン | |
| JPH07158408A (ja) | 蒸気タービンの入口管装置 | |
| JP2004346932A (ja) | 蒸気タービンおよびその冷却方法、ならびに蒸気タービンプラント | |
| CN101772621B (zh) | 汽轮机的供汽装置 | |
| JPS63167001A (ja) | 反動タ−ビン |