JPS5835204A - 蒸気タ−ビン用ダイヤフラム - Google Patents
蒸気タ−ビン用ダイヤフラムInfo
- Publication number
- JPS5835204A JPS5835204A JP13414881A JP13414881A JPS5835204A JP S5835204 A JPS5835204 A JP S5835204A JP 13414881 A JP13414881 A JP 13414881A JP 13414881 A JP13414881 A JP 13414881A JP S5835204 A JPS5835204 A JP S5835204A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- diaphragm
- rotor
- inner ring
- outer ring
- steam
- 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
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
- F01D5/08—Heating, heat-insulating or cooling means
- F01D5/081—Cooling fluid being directed on the side of the rotor disc or at the roots of the blades
- F01D5/084—Cooling 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
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】
本発明は、蒸気タービン用ダイヤスラム(以下ダイヤフ
ラムと称す)に係り、特に、外輪及び内輪に対しそれぞ
れ線膨張係数の異なった材料を使用したダイヤフラムに
関す゛る。
ラムと称す)に係り、特に、外輪及び内輪に対しそれぞ
れ線膨張係数の異なった材料を使用したダイヤフラムに
関す゛る。
最近の大容量蒸気タービンでは、・プラントの効率向上
゛を目的として、使用する主蒸気が温度、−5380,
圧力、246気圧、又、再熱蒸気温度も566Cと高温
、高圧化して来ている。この為、再熱蒸気が入っている
中圧段落では、ロータが高温蒸気にさらされ、クリープ
変形を′起こし、経年的に曲がりが発生する。このロー
タの曲シを防止スルタメ、ロータに冷却装置を備えるこ
とが一般化して来ている。一方、最近になって、ロータ
の冷却を実施するこ−とにより、ダイヤフラムに変形が
生じることが判明した。この現象は、ローターの冷却効
果を大にしようと考える程、ダイヤスラムの内外輪間の
温度差は大きく、なりダイヤフラムの変形は大となり互
いに相反するものである。この変形発生のメカニズムを
図面を用いて以下に説明する。第1図は、ロータ冷却を
実施している中圧初段部の縦断面である。ローター冷却
用蒸気4は通常、温度450C〜460C程度に設定さ
れており、外部系統より供給される。タービン内に導入
後は、中圧初段ダイヤフラム2の内輪、2bを貫通して
設けられているり一゛ドパイブ3を辿して中圧初段ダイ
ヤフラム2と、ロータ1とにより形成されたチャンバー
15内に流れ込み、その後、ロータ1の外表面に沿って
矢印16で表わしたように、ロータ1を順次冷却しなが
ら下流側へと流れる。一方、蒸気タービンの運転に必要
な作動蒸気5は通常、中圧初段では、温度566Cであ
り、ロータ冷却用蒸気4との温度差は約110〜120
Cと大きな値となっている。第2図は第1図の■−■矢
視断面図である。
゛を目的として、使用する主蒸気が温度、−5380,
圧力、246気圧、又、再熱蒸気温度も566Cと高温
、高圧化して来ている。この為、再熱蒸気が入っている
中圧段落では、ロータが高温蒸気にさらされ、クリープ
変形を′起こし、経年的に曲がりが発生する。このロー
タの曲シを防止スルタメ、ロータに冷却装置を備えるこ
とが一般化して来ている。一方、最近になって、ロータ
の冷却を実施するこ−とにより、ダイヤフラムに変形が
生じることが判明した。この現象は、ローターの冷却効
果を大にしようと考える程、ダイヤスラムの内外輪間の
温度差は大きく、なりダイヤフラムの変形は大となり互
いに相反するものである。この変形発生のメカニズムを
図面を用いて以下に説明する。第1図は、ロータ冷却を
実施している中圧初段部の縦断面である。ローター冷却
用蒸気4は通常、温度450C〜460C程度に設定さ
れており、外部系統より供給される。タービン内に導入
後は、中圧初段ダイヤフラム2の内輪、2bを貫通して
設けられているり一゛ドパイブ3を辿して中圧初段ダイ
ヤフラム2と、ロータ1とにより形成されたチャンバー
15内に流れ込み、その後、ロータ1の外表面に沿って
矢印16で表わしたように、ロータ1を順次冷却しなが
ら下流側へと流れる。一方、蒸気タービンの運転に必要
な作動蒸気5は通常、中圧初段では、温度566Cであ
り、ロータ冷却用蒸気4との温度差は約110〜120
Cと大きな値となっている。第2図は第1図の■−■矢
視断面図である。
蒸気ターピ/の運転の初期の状態では、中圧初、段ダイ
ヤスラム2の外輪2a及び内輪2bはロータ冷却用蒸気
4に比べ、温度の高い作動蒸気5に ゛さらされること
により、ロータ冷却用蒸気4にさらさ、れている内輪2
bの内周面2dより伸び差が大きくなシ、矢印17で示
すように、円周方向の伸びの差が発生する。一般に、ダ
イヤスラムは: ・組立、分解上の点から第2図に示す
ようにダイヤスラムの中心でよ、下愕2分割される構造
となっている。前述のように、・、外輪2aと内輪2b
との間に伸び差が発止するこ゛とによシ、本来、ダイヤ
スラムの上、子分割面は、全面にわたシ接触していなけ
ればならないものが、伸び童の大きい外輪2aに於いて
は、上、下、下半分割面は接触する・ことはしているが
、外輪に比べ低い温度にさらされている内輪2b側では
伸び量が小さくなるため、・ 第3図のように、ダ
イヤフラムの上、下方割面で、外輪2aを起点とし、内
輪2b側に向′つて間隙が生″じて来る。又、圧力に付
いて考えると、通常、ロータ冷却用蒸気4に対し、作−
蒸気5の方カニ圧力が高い(本%Jの場合は約5 at
a )ため、内輪2bl′i財に矢印9の力を受けてい
る。本汐りでは力の総合計が約9.0〜100Tと非常
に大きなカフ5;高扇下に於いて、a内庭により開口し
た内輪2b側の間洸會小さくする方向に作用する。
ヤスラム2の外輪2a及び内輪2bはロータ冷却用蒸気
4に比べ、温度の高い作動蒸気5に ゛さらされること
により、ロータ冷却用蒸気4にさらさ、れている内輪2
bの内周面2dより伸び差が大きくなシ、矢印17で示
すように、円周方向の伸びの差が発生する。一般に、ダ
イヤスラムは: ・組立、分解上の点から第2図に示す
ようにダイヤスラムの中心でよ、下愕2分割される構造
となっている。前述のように、・、外輪2aと内輪2b
との間に伸び差が発止するこ゛とによシ、本来、ダイヤ
スラムの上、子分割面は、全面にわたシ接触していなけ
ればならないものが、伸び童の大きい外輪2aに於いて
は、上、下、下半分割面は接触する・ことはしているが
、外輪に比べ低い温度にさらされている内輪2b側では
伸び量が小さくなるため、・ 第3図のように、ダ
イヤフラムの上、下方割面で、外輪2aを起点とし、内
輪2b側に向′つて間隙が生″じて来る。又、圧力に付
いて考えると、通常、ロータ冷却用蒸気4に対し、作−
蒸気5の方カニ圧力が高い(本%Jの場合は約5 at
a )ため、内輪2bl′i財に矢印9の力を受けてい
る。本汐りでは力の総合計が約9.0〜100Tと非常
に大きなカフ5;高扇下に於いて、a内庭により開口し
た内輪2b側の間洸會小さくする方向に作用する。
一方、高温下に於いて、長時間にわたりカカ:イ乍”
用した場合、比較的小さな力でも塑性変形カニ生じる事
rよ、クリープ変形現象として、一般に刈られている。
用した場合、比較的小さな力でも塑性変形カニ生じる事
rよ、クリープ変形現象として、一般に刈られている。
本ダイヤフラムに於いても、前述の力の作用により、内
輪2b側でクリープ変形力;生じ、徐々に上下弁M11
1fiの内輪側に生じた間隙がlJ・さくなっていく。
輪2b側でクリープ変形力;生じ、徐々に上下弁M11
1fiの内輪側に生じた間隙がlJ・さくなっていく。
このような状態のダイヤフラムを常温に戻qた場合Vま
、外輪2a側は元の位置まで収縮するのに対し、内輪2
tllllriクリ−1により塑性変形が生じているた
め、元の位置までは戻りきることは出来ない。その結果
、冷却時には第4図のように、外輪2a側の上、下方割
面が開口する現象として現われてくる。最大の問題は内
輪2blullに間隙が生じる事によシ、本来、ロータ
冷却の目的で、ロータとダイヤフラムとにより形成さ扛
前述間隙を通して、高温の作動蒸気が流入してしまう点
である。この為、冷却蒸気の温i上昇によりロータの冷
却効果を著るしく阻害してしまう。
、外輪2a側は元の位置まで収縮するのに対し、内輪2
tllllriクリ−1により塑性変形が生じているた
め、元の位置までは戻りきることは出来ない。その結果
、冷却時には第4図のように、外輪2a側の上、下方割
面が開口する現象として現われてくる。最大の問題は内
輪2blullに間隙が生じる事によシ、本来、ロータ
冷却の目的で、ロータとダイヤフラムとにより形成さ扛
前述間隙を通して、高温の作動蒸気が流入してしまう点
である。この為、冷却蒸気の温i上昇によりロータの冷
却効果を著るしく阻害してしまう。
又、ダイヤフラムには回転体であるロータとの間隙が1
咽以下に設定されたバッキングリングやラジアルスピル
ストリップ又はフィン等の部品が付着しており、ダイヤ
フラムが変形することにより、これらの部品がロータと
接触し、ロータの振動を誘発し軸受焼損等の不具合を発
生させ、運転を継続出来ないという事態につながること
が懸念さ扛る。
咽以下に設定されたバッキングリングやラジアルスピル
ストリップ又はフィン等の部品が付着しており、ダイヤ
フラムが変形することにより、これらの部品がロータと
接触し、ロータの振動を誘発し軸受焼損等の不具合を発
生させ、運転を継続出来ないという事態につながること
が懸念さ扛る。
本発明の目的は、ロータクーリ/グ段落に於いて、ダイ
ヤフラムの外輪と内輪との温度差によって生じる上、下
方i1j面の間隙t#、くし、クリープ変形によるダイ
ヤフラムの変形を防止する蒸気タービン用ダイヤフラム
を提供するにある。
ヤフラムの外輪と内輪との温度差によって生じる上、下
方i1j面の間隙t#、くし、クリープ変形によるダイ
ヤフラムの変形を防止する蒸気タービン用ダイヤフラム
を提供するにある。
本発明の特徴はダイヤフラムの外輪と内輪とが温度差に
より伸びの差が生じるのを無くすため、外輪と内輪とに
そ扛ぞれ線膨張係数の違った材料を、用いた点にある。
より伸びの差が生じるのを無くすため、外輪と内輪とに
そ扛ぞれ線膨張係数の違った材料を、用いた点にある。
、この一般に、膨張する現象を式に表わすと、Δt=α
・4” (tl t、、 )・・・・・・・・・・・
・・・・(1)ここで、Δt;伸び量 t ;物質の長さ tl :加熱後の物質の温度 t2.那熱前の物質の温度 α :vIJ質の線膨張係数 従って、上記(1)式で表わされる現象を、従来技術で
述べたダイヤフラムにあてはめて考えた場合、外輪は、
温度の高い作動蒸気にふれるため、内輪の内局面に比べ
(tl−t2)の値75二大きく、且つ、 t=π・D/2 II直径 で表わされるので、直径の大きな、外輪の方カニ内輪に
比べtの値が大きくなることがわ〃)る。つまり (’r ’t)外輪>(t、−t2)内輪t 外輪〉
t 内輪 となり、従って外輪に於ける伸ひ童が大きくなり、ダイ
ヤフラムの上、F分割面に間隙が発生する。
・4” (tl t、、 )・・・・・・・・・・・
・・・・(1)ここで、Δt;伸び量 t ;物質の長さ tl :加熱後の物質の温度 t2.那熱前の物質の温度 α :vIJ質の線膨張係数 従って、上記(1)式で表わされる現象を、従来技術で
述べたダイヤフラムにあてはめて考えた場合、外輪は、
温度の高い作動蒸気にふれるため、内輪の内局面に比べ
(tl−t2)の値75二大きく、且つ、 t=π・D/2 II直径 で表わされるので、直径の大きな、外輪の方カニ内輪に
比べtの値が大きくなることがわ〃)る。つまり (’r ’t)外輪>(t、−t2)内輪t 外輪〉
t 内輪 となり、従って外輪に於ける伸ひ童が大きくなり、ダイ
ヤフラムの上、F分割面に間隙が発生する。
ここで伸びMku右するもう一つの要因としてαがある
。α(線膨張係数)は物質により異なっており、従って
αの異なった材料をダイヤフラムの外輪、及び内輪に使
用することにより、外輪及び内輪で発生する伸び差を無
くすことが可能である。
。α(線膨張係数)は物質により異なっており、従って
αの異なった材料をダイヤフラムの外輪、及び内輪に使
用することにより、外輪及び内輪で発生する伸び差を無
くすことが可能である。
−叡?て、蒸気タービンの高温部に使用する金属材料に
は、Cr−Mo鋼、Cr −M o −V鋼等のフェラ
イト系低合金鋼、12Cr不銹鋼等のマルテンサイト系
金属、及び18 Cr −8N i不銹鋼等に代表され
るオーステナイト系金属がある。前述の金属材料の線膨
張糸数は、オーステナイト系金属が一番犬きく、つづい
てフェライト系金属で、マルテンサイト系金属が一番小
さい。又、これらの線膨張係数は第5図に示すように、
常温から高温に至るまで、大小の関係が変らないことが
確認きnている。−例として、内輪にフェライト系のC
r −M o −V鋼を用い、外輪にマルテンサイト系
の12Cr不銹鋼を用いる事により、外輪、内輪間に発
生する伸び差を無くすことができる。又、必要に応じ、
オーステナイト系18とフェライト系19、オーステナ
イト系とマルテンサイト系20と、自由に選択すれば良
い。又、外輪、内輪に発生する温度差により、材料の組
合せと、外輪、内輪の直径の割合を適度に組合せると、
さらに効果的である。従って、本発明のようにダイヤス
ラムの外輪と内輪とに、それぞれ線膨張係数の異なった
材料を用いることにより、上、下方割面に間隙が生ずる
のを防止し、ダイヤフラムに発生するクリープによる塑
性変形を防止することができる。
は、Cr−Mo鋼、Cr −M o −V鋼等のフェラ
イト系低合金鋼、12Cr不銹鋼等のマルテンサイト系
金属、及び18 Cr −8N i不銹鋼等に代表され
るオーステナイト系金属がある。前述の金属材料の線膨
張糸数は、オーステナイト系金属が一番犬きく、つづい
てフェライト系金属で、マルテンサイト系金属が一番小
さい。又、これらの線膨張係数は第5図に示すように、
常温から高温に至るまで、大小の関係が変らないことが
確認きnている。−例として、内輪にフェライト系のC
r −M o −V鋼を用い、外輪にマルテンサイト系
の12Cr不銹鋼を用いる事により、外輪、内輪間に発
生する伸び差を無くすことができる。又、必要に応じ、
オーステナイト系18とフェライト系19、オーステナ
イト系とマルテンサイト系20と、自由に選択すれば良
い。又、外輪、内輪に発生する温度差により、材料の組
合せと、外輪、内輪の直径の割合を適度に組合せると、
さらに効果的である。従って、本発明のようにダイヤス
ラムの外輪と内輪とに、それぞれ線膨張係数の異なった
材料を用いることにより、上、下方割面に間隙が生ずる
のを防止し、ダイヤフラムに発生するクリープによる塑
性変形を防止することができる。
第1−はロータクーリングを実施している中圧初段部の
凝析面図、渠2図は第1図に於けるn−■矢視断面図、
第3図はタービン運転中のダイヤフラムの変形状態図、
第4図はダイヤフラムが塑性変形を起した状態を表わす
断面図、第5図は、谷種金属材料の4度と線膨張系数の
特性図である。 ■・・・ローター、2・・・中圧初段ダイヤフラム、2
a・・・外輪、2b・・・内輪、3・・・リードパイプ
、7・・・内代理人 弁理士 尚−@朋友、し、−、ユ
第2図 第3図 第4図゛
凝析面図、渠2図は第1図に於けるn−■矢視断面図、
第3図はタービン運転中のダイヤフラムの変形状態図、
第4図はダイヤフラムが塑性変形を起した状態を表わす
断面図、第5図は、谷種金属材料の4度と線膨張系数の
特性図である。 ■・・・ローター、2・・・中圧初段ダイヤフラム、2
a・・・外輪、2b・・・内輪、3・・・リードパイプ
、7・・・内代理人 弁理士 尚−@朋友、し、−、ユ
第2図 第3図 第4図゛
Claims (1)
- 1、外輪と内輪とで線膨張係数の異なった材料を用いた
ことを特徴とする蒸気、タービン用ダイヤフラム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13414881A JPS5835204A (ja) | 1981-08-28 | 1981-08-28 | 蒸気タ−ビン用ダイヤフラム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13414881A JPS5835204A (ja) | 1981-08-28 | 1981-08-28 | 蒸気タ−ビン用ダイヤフラム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5835204A true JPS5835204A (ja) | 1983-03-01 |
Family
ID=15121582
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13414881A Pending JPS5835204A (ja) | 1981-08-28 | 1981-08-28 | 蒸気タ−ビン用ダイヤフラム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5835204A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4666369A (en) * | 1985-03-21 | 1987-05-19 | General Electric Company | Apparatus for sealing joints of a steam turbine shell |
US4702671A (en) * | 1985-05-30 | 1987-10-27 | General Electric Company | Slip ring expansion joint |
CN107717328A (zh) * | 2017-11-06 | 2018-02-23 | 东方电气集团东方汽轮机有限公司 | 一种汽轮机隔板装配工艺 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS51120380A (en) * | 1975-04-16 | 1976-10-21 | Toyoda Mach Works Ltd | Servo motor control device |
JPS5143319B2 (ja) * | 1972-10-09 | 1976-11-20 |
-
1981
- 1981-08-28 JP JP13414881A patent/JPS5835204A/ja active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5143319B2 (ja) * | 1972-10-09 | 1976-11-20 | ||
JPS51120380A (en) * | 1975-04-16 | 1976-10-21 | Toyoda Mach Works Ltd | Servo motor control device |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4666369A (en) * | 1985-03-21 | 1987-05-19 | General Electric Company | Apparatus for sealing joints of a steam turbine shell |
US4702671A (en) * | 1985-05-30 | 1987-10-27 | General Electric Company | Slip ring expansion joint |
CN107717328A (zh) * | 2017-11-06 | 2018-02-23 | 东方电气集团东方汽轮机有限公司 | 一种汽轮机隔板装配工艺 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3537713A (en) | Wear-resistant labyrinth seal | |
US5080557A (en) | Turbine blade shroud assembly | |
RU2282727C2 (ru) | Фланец диска ротора, несущего лопатки, и его компоновка в газотурбинном двигателе | |
US6672786B2 (en) | Ceramic to metal joint assembly | |
US4840537A (en) | Axial flow steam turbine | |
US5419371A (en) | Throttle device, especially for a throttle valve, with throttle cage of ceramic and metal layers | |
US4795311A (en) | Centrifugal compressor impeller | |
JPS5835204A (ja) | 蒸気タ−ビン用ダイヤフラム | |
US4545725A (en) | Stress corrosion cracking proof steam turbine | |
JP2001221012A (ja) | 蒸気タービンおよび発電設備 | |
US5037269A (en) | Self-locking nozzle blocks for steam turbines | |
JP2006307840A (ja) | 蒸気タービンロータ | |
JPH05263601A (ja) | オーバースピードでのインペラー応力の改良 | |
JPS6259208B2 (ja) | ||
JP2005315122A (ja) | 蒸気タービン | |
JPH0128269B2 (ja) | ||
JPS62267506A (ja) | 蒸気タ−ビンのケ−シング | |
EP0952311A1 (en) | Turbo machine with an inner housing and an outer housing | |
JPH06221105A (ja) | 蒸気弁 | |
JPH06200704A (ja) | 蒸気タービンノズル室 | |
JPH09303709A (ja) | 過熱低減器 | |
JPH07139637A (ja) | 圧力平衡形の従順なシール装置 | |
Endres | Rotor design for large industrial gas turbines | |
JPH0315605A (ja) | 蒸気タービン | |
JPS62243901A (ja) | タ−ビンのシ−ル部間隙調整装置 |