JPS585401A

JPS585401A - ロ−タク−リング法

Info

Publication number: JPS585401A
Application number: JP10120181A
Authority: JP
Inventors: Hajime Shibaoka; 柴岡　初
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1981-07-01
Filing date: 1981-07-01
Publication date: 1983-01-12

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】不発明は蒸気タービンの熱応力低減、又は急速冷却のた
め、カップリング部に穴を設け、中心孔と結び、中心孔
に冷却媒体を通してタービンロータを冷却する方法に関
する。

蒸気タービンロータの表面には運転中には高温。

高圧の蒸気が流量ておりロータの温度はほぼ外表面の蒸
気温度と一致している。高圧ロータ概念図全第１図に示
す。高圧ロータは普通、高圧段落部１と中圧段落部２と
からなり、ロータ表面には高圧蒸気３と中圧蒸気４が流
れている。１次ロータの中心には中心孔５があり、大容
量蒸気タービン等では高圧ロータと低圧ロータ６とはカ
ップリング７で連結さ扛ている。

最近の蒸気タービンにおいては高効率のため、蒸気条件
が高温、高圧化する傾向にあるが材質の改良は短期では
無理であるため、ロータ表面のクーりングを行っていた
。例えば第２図に示すように高圧蒸気３と中圧蒸気４を
使い、熱設計的に後流段のパラ′ンスホール８付近の圧
力を前段より高くして温度の低い蒸気を前段のロータ表
面に導く方法などがある。しかし定量的にロー！温度を
低下する方法としては十分でなく温度制御も不可能であ
った。

１九、蒸気タービンの急速負荷遮断を行うとロータ表面
の高温蒸気は急速に低温となる。従ってロータ表面は急
冷されるがロータ中心孔では高温であるため過大な熱応
力発生の危険性があつ几。

一般に蒸気タービンの定期点検は２“〜４年に一回でロ
ータを包むケーシングを開放するが、ケーンング内部が
高温であるため開放まで約１週間の放置が必要であつ友
。

第３図は低圧ロータ概念図を示す。中圧排気からの低圧
蒸気９はロータ中央に入り２方向に流れる。従って中圧
蒸気温度を上昇させｎば直接低圧蒸気温度も上昇する。

一般に、低圧ロータ材の特徴としては高温となれば脆性
しやすい傾向にあるためロータは常にある範囲内で低温
で使用する必要がある。

また、低圧ロータ６は第４図に示すように、高圧ロータ
に比べて直径が大であるため、ロータ表面の低圧蒸気９
の温度伝導が悪く、その温度差によシ熱応力が発生する
。

足検時ケーシング開放時間の長いのも、上記によるとこ
ろが多い。

不発明の目的は、上記従来技術の欠点をなくしロータの
強度的安全性を確保すると共に、定期点検時の作業のス
ピードアップを提供することにある。

本発明の特徴はロータの中心孔を冷却するためカップリ
ング接合部にロータ中心孔に通ずる穴を設け、そこに冷
却媒体を導入したロータのクーリング方法である。

以下に本発明の１実施例を図面を用いて説明する。。

蒸気ター゛ビ／ロータの中心孔に冷却媒体を導くには色
々な方法かめるが、ロータに穴を開けることは、回転に
よる応力集中大となりロータ破壊ともなるため好ヱしく
ない。そこで中心匹への冷却媒体導入孔は゛カップリン
グ接合面に設けることが安全上最適である。第５図は、
従来機のカップリング接合面でめる。カップリング７は
インロー１０ではめ合わされポル）１１で締結されてお
り、カップリングの周囲にはカバー１２かめ、る。第６
図はｌ実施例であるが、カップリング７と７′の間には
スペーサ１２をボルト１°０にて締結している。スペー
サ１２には第７図に示すように、ポル）１０の間に溝１
３を設け、ロータ中心孔５と外部を通じである。第６図
にもどって冷却媒体は、まず送風機１５より温度、圧力
調整−１６を通ってカップリングカバー１１内へ送ら扛
スペーサの溝１３を通してロータ中心孔５へ送らｎ、ロ
ータの中心孔を冷却する。

１ず、ロータ外表面の温度、圧力及びロータの回転数な
どのロータ環境条件１７が応力演算子１８へ送ら扛、前
もって設定さｔ″Ｌり温度になると冷却媒体の温度、圧
力、流量を制御する制御部１９により流量制御装置２０
又は、温度圧力制御装置２１へ通じ、送風機１５と温度
圧力調整器１６を制御する。

ロータとロータの接合部には仕切板２２を入れるため、
他のロータへ冷却媒体が行くことはない。

筐た、冷却ロータ、の片端では、同じようにスペーサに
溝を設けてロータ表面に冷却媒体を排出する工うになっ
ている。

ロータ中心孔の冷却効果として熱応力低減が考えらしる
。第８図は、ロータ外表面金冷却した場合のロータの表
面、中心孔の温度と応力の時間変化を示す。ある時間Ｔ
６で負荷遮断したとすればロータ表面温度２３は回転に
より冷却さ扛急激に冷却される。しかし、ロータ中心孔
を冷却しない場合は中心孔温度２４はある時間遅れをも
って除徐に低下する。従って体積平均温度２５との差を
表面、中心孔共に生ずる几め、ロータには表面熱応力２
６及び中心孔熱応力２７全生じ、これが大きい場合は電
波を発生する。ロータ中心孔を冷却した場合はロータボ
アの温度は２８となり、体積平均温度も２５′となる次
めロータ内部には温度差が少なくなり、熱応力も２９．
３０と減少する。

１皮、第８図に示し皮様に中心孔を冷却することにより
ロータ全体としての冷却効果が大きく、ケーシング開放
点検時のスピードアップとなる。

低圧ロータにおいては、上記の効果はもちろん高温脆化
の危険性も避は得る。特にロータ中心孔においては回転
による遠心応力が大きいため脆性破壊の危険性大でめる
。

第９図は脆性温度（ＦＡＴＴ）とロータ温度との関係を
示すロータ中心孔無冷却の場合の中心孔温度がＴ１であ
ったものが中心孔を冷却することにより温度Ｔ、となり
、ＦＡＴＴが低下する友め脆性破壊防止に効果大である
。

以上のように、ロータ中心孔に冷却媒体を通すこ′とに
よりロータ熱応力を低減させ、定期点検時の作業能率向
上となる。マ几、低圧ロータにおいては高温脆性破壊防
止ともなり、夕゛−ピンロータの信頼性向上となり得る
。

【図面の簡単な説明】

第１図は高圧ロータの概念図、第２図は高圧ロータ表面
の冷却側説明図、第３図は低圧ロータ概念図、第４図は
低圧ロータ段落図、第５図はロータカップリング部断面
図、第６図、第７図は本発明の１実施例の構造図、第８
画は本発明を使用した場合のロータ内外表面の温度、応
力変化を示す図、第９図は低圧ロータ材のＦＡＴＴ説明
図である。１・・・高圧段落部、２・・・中圧段落部、３・・・高
圧蒸気、４・・・中圧蒸気、５・・・中心孔、６・・・
低圧ロータ、り・・・カップリング、８・・・バランス
ホール、９・・・低圧蒸気、１５・・・送風機、１０・
・・ボルト、１１・・・カバー、１２・・・スペーサ、
１３・・・溝、１４・・・冷却媒体、１７・・・ロータ
環境条件、１８・・・応力演算子、１９・・・制御部、
２０・・・流量制御装置、２１・・・温度圧力制御装置
、２３・・・ロータ表面温度、２４・・・ロータ中心孔
温度、２５・・・体積平均温度、２６・・・？−タ表面
応力、２７・・・ロータ中心孔応力、２８・・・中心孔
冷却後ｄ−タ中心孔温度、２９・・・中心孔冷却後ロー
タ表面応力、３０・・・中心孔冷却後ロータ中心孔応力
、１６・・・温度圧力調整器、３′・・・高圧初段後蒸
気、４′・・・中圧初段後蒸気、２３′・・・中心孔革
９１！１６６０第８　ロア”ｚ

Claims

【特許請求の範囲】１、カップリングを持ち、中心孔のある蒸気タービンロ
ータにおいて、ロータの急速冷却、！７Ｃ１Ｌ熱応力防
止の几め、−万のカップリング境界に外気と中心孔を結
ぶ穴を設け、冷却媒体を導入し他方のカップリング境界
に設けた穴より排出することを特徴とするロータクーリ
ング法。２、特許請求の範囲第１項において、カップリングより
ロータ中心孔に導入さｎ友冷却媒体の流量。温度、圧力を制御し、ロータ応力を過大としないように
し友ことを特徴とするロータクーリング法。