JPS60184904A - Nozzle diaphragm of steam turbine - Google Patents
Nozzle diaphragm of steam turbineInfo
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Abstract
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ノズルダイヤスラムに係り、特
に最終段のノズル部を通過した飽和蒸気から発生するＰ
レン（水滴）の排出構造を改良し九蒸気タービンのノズ
ルダイヤフラムに関する。[Detailed Description of the Invention] [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a nozzle diaphragm for a steam turbine, and in particular, to a nozzle diaphragm for a steam turbine.
This article relates to a nozzle diaphragm for nine steam turbines that improves the water droplet discharge structure.
第１図は従来知られている蒸抵タービンの最終段のノズ
ルダイヤフラムの一構成例を示すものである。即ち、ノ
ズルダイヤフラムは、タービンケーシング１に固層され
た外輪２、この外輪２に取付けられ蒸気通路を形成する
ノズル板３およびそのノズル板３の内周側を支持する内
輪４を有する構成とされている。この最終段のノズルダ
イヤフラムの下流側に位置して、タービンロータ５と一
体のロータホイール６が配置されており、とのロータホ
イール６の外周に最終段の動翼７が配設されている。こ
のような蒸気タービンの最終段のタービン段落では、蒸
気はノズル板３を通過した後、タービン動翼７に回転エ
ネル４−を与えタービンロータ５ｔ−回転させるもので
めるが、ノズル板３内を飽和蒸気が通過中に熱エネルギ
ーの変換により蒸気の湿り度が増加し、これによりドレ
ンが成長し質量の増大とともに速度が低下するため、高
速で回転しているタービン動ＪＫ７の背側に大きな相対
速度を持って衝突し、このドレンは質量の相違により遠
心力によりタービン動翼７先端から振り切られ、ノズル
ダイヤフラム外輪１の内壁に沿って流れることとなる。FIG. 1 shows an example of the configuration of a nozzle diaphragm in the final stage of a conventionally known steam resistance turbine. That is, the nozzle diaphragm has an outer ring 2 fixed to the turbine casing 1, a nozzle plate 3 attached to the outer ring 2 and forming a steam passage, and an inner ring 4 that supports the inner peripheral side of the nozzle plate 3. ing. A rotor wheel 6 integrated with the turbine rotor 5 is disposed downstream of the nozzle diaphragm of the final stage, and a rotor blade 7 of the final stage is disposed around the outer periphery of the rotor wheel 6. In the final turbine stage of such a steam turbine, the steam passes through the nozzle plate 3 and then imparts rotational energy 4- to the turbine rotor blade 7 to rotate the turbine rotor 5t. While the saturated steam is passing through, the wetness of the steam increases due to the conversion of thermal energy, which causes condensate to grow and the speed to decrease as the mass increases. They collide with each other at a relative speed, and due to the difference in mass, this drain is thrown off from the tip of the turbine rotor blade 7 by centrifugal force and flows along the inner wall of the nozzle diaphragm outer ring 1.
このドレンが高速蒸気流と共に高速回転する最終段の動
翼に衝突すると、その最終段ｇｌｌ翼にエロージョン（
浸食）が生じ、ｄＪＪＫの寿命短縮の原因となる。また
、ドレンはノズルダイヤフラムの外輪内壁を膜状に流動
するが、高周速で回転する最終段の動翼先端部付近では
、ドレンにかき廻し、吹き飛ばし等の作用が及ぼされ、
特に動翼先端とドレン流動表面との間隙が小さい場合は
、前記かき廻し、吹き飛ばしが強く作用して、動翼先端
部がドレンによって浸食を受け易い。When this condensate collides with the final stage rotor blade, which rotates at high speed along with the high-speed steam flow, erosion occurs on the final stage GLL blade.
(erosion) occurs, which shortens the lifespan of dJJK. In addition, the drain flows in a film form on the inner wall of the outer ring of the nozzle diaphragm, but near the tip of the final stage rotor blade that rotates at high circumferential speed, the drain is stirred and blown away.
Particularly when the gap between the tip of the rotor blade and the drain flow surface is small, the stirring and blowing act strongly, and the tip of the rotor blade is likely to be eroded by the drain.
そこで、従来、タービン動＄７に対しては、タービン動
翼７の背側前縁部に浸食防止のためステライトの固着や
硬質金属の溶接肉盛がなされており、またノズルダイヤ
フラム外輪１の内壁にはドレン穴１４が形成されている
。Therefore, conventionally, for turbine rotor blades 7, stellite was fixed to the back leading edge of the turbine rotor blade 7 to prevent erosion, and hard metal was welded overlay on the inner wall of the nozzle diaphragm outer ring 1. A drain hole 14 is formed in the drain hole 14 .
しかしながら、従来の蒸気タービンのノズルダイヤフラ
ム形状では、ドレン穴１４の総面積が極端に多いかまた
は極端に少なく、また全円周上に連続してＰシン穴１４
が設置されていないので、ドレン穴１４のおいていない
部分をドレンが通過してしまい、完全にはドレンを排出
できないなどの問題があり、動翼先端部の浸食を免れる
ことは困離であった。なお、最終段動Ａ７の先端部とノ
ズルダイヤフラム外輪２間の間隙を必要以上に広くし最
終段動翼先端の高周速によるドレン流の影響が動翼先端
に及ばないようにすることが考えられるが、この場合は
タービン段落性能が低下するなどの問題がある。However, in the nozzle diaphragm shape of a conventional steam turbine, the total area of the drain holes 14 is extremely large or extremely small, and the P thin holes 14 are continuously formed on the entire circumference.
Since the drain hole 14 is not installed, there is a problem that the drain passes through the part where the drain hole 14 is not provided, and the drain cannot be completely discharged, and it is difficult to avoid erosion of the tip of the rotor blade. Ta. In addition, the idea is to make the gap between the tip of the final stage rotor A7 and the nozzle diaphragm outer ring 2 wider than necessary to prevent the influence of the drain flow due to the high circumferential speed of the final stage rotor blade tip from reaching the rotor blade tip. However, in this case, there are problems such as a decrease in turbine stage performance.
また、蒸気はタービン動員に回転エネルギーを与えると
いう重要な役割を持っており、上記従来のドレン穴１４
の如く動翼７の前面７ａよりも上流−側に開口させてい
るものでは、速度エネルギーを持つ蒸気をタービン動翼
に供給する以前に漏洩させることになり、この意味でも
タービン効率を低下させることになる。In addition, steam has an important role of providing rotational energy for turbine mobilization, and the above-mentioned conventional drain hole 14
If the opening is on the upstream side of the front surface 7a of the rotor blade 7, steam with velocity energy will leak before it is supplied to the turbine rotor blade, and in this sense, the turbine efficiency will also be reduced. become.
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、タービン段
落の効率低下を招くことなくドレンの排出全十分に行な
え二ローション防止が確実に図れる蒸気タービンのノズ
ルダイヤフラムを提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a nozzle diaphragm for a steam turbine that can fully discharge condensate without reducing the efficiency of the turbine stage and can reliably prevent double lotion.
本発明は、上記目的を達成するため、ノズルダイヤプラ
ム外輪の下流側端面を動翼の前面より下流側に位置させ
、その下流側端面にリング状のセグメントホルダを軸方
向に一定の間隙をあけて取付けることにより、その外輪
の下流側に鍔状のドレン排出穴を形成するとともに、こ
のＰレン排出大内に、その軸方向間隙値を設定するり一
ケージコントロールリングを同軸的に挿着したことを特
徴とする。In order to achieve the above object, the present invention positions the downstream end face of the nozzle diaphragm outer ring downstream of the front surface of the rotor blade, and attaches a ring-shaped segment holder to the downstream end face with a certain gap in the axial direction. By installing it, a collar-shaped drain discharge hole is formed on the downstream side of the outer ring, and a cage control ring is coaxially inserted into the P drain discharge hole to set the axial clearance value. It is characterized by
以下、本発明の一実施例を第２図〜第４図を参照して説
明する。なお、ドレン排出部以外の部分については従来
と共通する構成を適用できるので、その部分には図の該
当個所に第１図と同一符号を付してその説明を省略する
。Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 4. It should be noted that since the same structure as the conventional one can be applied to the parts other than the drain discharge part, the corresponding parts in the figure are given the same reference numerals as in FIG. 1, and the explanation thereof will be omitted.
この実施例に係る蒸気タービンのノズルダイアフラムで
は、最終段の動翼７の先端外円周部に位置するノズルダ
イヤフラム外輪２の下流側端面を、その動Ｊ４！７の前
面７ｍよりも下流側に配置し、この下流側端面にリング
状のセグメントホルダ９を座金１０ｔｌ−介して締付具
例えばポル）ＩＩＶｃよって締結し、これにより、ノズ
ルダイアフラム外輪２の下流側に鍔状のドレン排出穴１
２ヲ形成している。In the nozzle diaphragm of the steam turbine according to this embodiment, the downstream end surface of the nozzle diaphragm outer ring 2 located at the outer circumference of the tip of the final stage moving blade 7 is positioned downstream of the front surface 7m of the moving blade J4!7. A ring-shaped segment holder 9 is fastened to the downstream end face of the nozzle diaphragm outer ring 2 via a washer 10tl with a fastener such as POLIIIVc.
2 is formed.
そして、ノズルダイヤフラム外輪１とセグメントホルダ
９との間、即ちＰシン排出穴１２内に、その軸方向間隙
値Ｃを設定するリング状のり一ケージコントロールリン
グ１３ｆ：同軸的に挿着している。A ring-shaped glue cage control ring 13f is coaxially inserted between the nozzle diaphragm outer ring 1 and the segment holder 9, that is, in the P thin discharge hole 12, for setting the axial clearance value C thereof.
ここで、リーケージコントロールリング１３とセグメン
トホルダ９との間の最適間隙値について第４図によって
説明する。タービン効率低下率とノズル出口面積比率の
関係を実線の曲線ａで表し、最終段動翼先端浸食発生率
とノズル出口面積比率の関係を鎖線の曲線すで表わして
いる。そして、横軸にドレンの排出総開口環状面積を最
終段ノズル出口総開口面積で除して得られるノズル出口
面積比率を示し、また縦軸にタービン効率低下率および
最終段動翼先端浸食発生率を示している。この図から明
らかなように、ノズル出口面積比率を０．３チから１．
５チまでとすれば、前者（０，３％）によって最終段動
翼先端の浸食発生を抑制でき、後者（１，５係）によっ
てタービン効率の低下を抑制できるものと認められる。Here, the optimum gap value between the leakage control ring 13 and the segment holder 9 will be explained with reference to FIG. The solid line curve a represents the relationship between the turbine efficiency reduction rate and the nozzle exit area ratio, and the chain line curve represents the relationship between the final stage rotor blade tip erosion occurrence rate and the nozzle exit area ratio. The horizontal axis shows the nozzle exit area ratio obtained by dividing the total drain discharge opening annular area by the final stage nozzle exit total opening area, and the vertical axis shows the turbine efficiency reduction rate and the final stage rotor blade tip erosion occurrence rate. It shows. As is clear from this figure, the nozzle exit area ratio is changed from 0.3 inch to 1 inch.
If it is up to 5 inches, it is recognized that the former (0.3%) can suppress the occurrence of erosion at the tip of the final stage rotor blade, and the latter (1.5%) can suppress the decline in turbine efficiency.
セグメントホルダ９の内周面部には最終段動翼７の外周
面との間をシールするラジアルストリップ１４を設けて
いる。なお、このラジアルストリップ１４の上流側端部
は、セグメントホルダ９の上流側端面から突出させると
ともに、外周面をＰシン穴１２側へのＰレンガイＰ面１
２ａとして傾斜させている。また、最終段の動翼７の先
端部には、エロージョンシールド板１５を取付けている
。A radial strip 14 is provided on the inner peripheral surface of the segment holder 9 to seal between the segment holder 9 and the outer peripheral surface of the final stage moving blade 7. The upstream end of this radial strip 14 is made to protrude from the upstream end face of the segment holder 9, and the outer peripheral surface is connected to the P brick hole P face 1 toward the P thin hole 12 side.
It is tilted as 2a. Furthermore, an erosion shield plate 15 is attached to the tip of the rotor blade 7 in the final stage.
このように構成された実施例に係る蒸気タービンのノズ
ルダイヤフラムでは、ノズルダイ、ヤ７ラム外輪２の内
壁に沿って膜状に流れるドレンが、このノズルダイヤフ
ラム外輪２の下流１１１４面部がらり一ケージコントロ
ールリング１３トセグメントホールダ９間の間隙を介し
てドレン穴１２内に流通し、図示しない復水器に排出さ
れるものであるが、ドレン穴１２は最終段動翼７の前面
よりも下流側に位置して全周に亘って開口していること
がら、動翼前方からの蒸気の無駄な排出を生じることな
く、ドレンのみを十分に排出することができ、したが１
つて、タービン段落効率の低下を招くことなく、エロ
ージョンの防止が確実に図れる。In the nozzle diaphragm of the steam turbine according to the embodiment configured as described above, the drain flowing in a film form along the inner wall of the nozzle die, the outer ring 2 of the ram, and the downstream 1114 surface of the outer ring 2 of the nozzle diaphragm are completely connected to the cage control ring. 13 It flows into the drain hole 12 through the gap between the segment holders 9 and is discharged to a condenser (not shown), but the drain hole 12 is located downstream of the front surface of the final stage rotor blade 7. Since it is open around the entire circumference, only the drain can be sufficiently discharged without wasteful discharge of steam from the front of the rotor blade.
Therefore, erosion can be reliably prevented without causing a decrease in turbine stage efficiency.
特に、リーケージコントロールリン／１３の平均直径部
におけるｒシン穴１２の開口隙間Ｃの対ノズル出口面積
比率を０．３％から１．５チまでの範囲に設定した前記
実施例によれば、タービン効率低下抑制効果と動翼のエ
ロー・ジョン発生防止が最も効果的に図られる。In particular, according to the above embodiment in which the ratio of the opening gap C of the r-thin hole 12 to the nozzle exit area in the average diameter portion of the leakage control ring/13 is set in the range from 0.3% to 1.5 inches, the turbine The effect of suppressing efficiency decline and prevention of rotor blade erosion can be achieved most effectively.
また、最終段の動翼７先端部からのチップＩＪ ＋り蒸
気量は、その動翼７の先端側隙間をラジアルストップ１
４によシ最小必要限とすることができるので、チップリ
ークも最小必要限とすることにより、タービン段落効率
を低下させることなく、ドレンを確実に排出することが
できる。In addition, the amount of tip IJ + steam from the tip of the rotor blade 7 in the final stage is determined by the gap on the tip side of the rotor blade 7 at the radial stop 1.
4, the tip leakage can be reduced to the minimum necessary amount, so that the tip leakage can also be reduced to the minimum necessary amount, so that the drain can be reliably discharged without reducing the turbine stage efficiency.
以上の実施例で詳述したように、本発明に係る蒸気ター
ビンのノズルダイヤフラムによれば、ノズルダイヤフラ
ム外輪の下流側端面を動翼の前面より下流側に位置させ
、その下流側端面にリング状のセグメントホルダを軸方
向に一定の間隙をあけて取付けることによう、その外輪
の下流側に鍔状のＰノン排出穴を形成したので、最終段
動翼の前段では蒸気洩れを生じることなく、＋’レンの
みｔ−’ｔの動翼に衝突させることなく排出することが
でき、しかもドレン穴内にはその穴の軸方向間隙値を設
定するり一ケージコントロールリング”ｔＭ軸的に挿着
したのでタービン運転に適した所望のドレン穴設定が可
能となり、したがって、タービン段落効率を低下させる
ことなく、ドレンを効果的に排出でき、最終段動翼先端
部のドレンによる浸食を防止し安全な運転が可能となる
効果が奏される。As described in detail in the above embodiments, according to the nozzle diaphragm of the steam turbine according to the present invention, the downstream end surface of the nozzle diaphragm outer ring is located downstream of the front surface of the rotor blade, and the downstream end surface has a ring shape. In order to install the segment holder with a certain gap in the axial direction, a brim-shaped P non-discharge hole is formed on the downstream side of the outer ring, so there is no steam leakage in the stage before the final stage rotor blade. Only +' drain can be discharged without colliding with the rotor blades of t-'t, and in addition, the axial clearance value of the hole can be set in the drain hole, and one cage control ring is inserted axially into the drain hole. This makes it possible to set the desired drain hole suitable for turbine operation. Therefore, condensate can be effectively discharged without reducing turbine stage efficiency, and erosion of the tip of the final stage rotor blade by condensate is prevented, resulting in safe operation. This has the effect of making it possible.
第１図は従来の蒸気タービンのノズルダイヤフラムを示
す断面図、第２図〜第４図は本発明の一実施例を示すも
ので、第２図は蒸気タービンの最終段のノズルダイヤフ
ラム全体を示す断面図、第３図は第２図の一部を拡大し
て示す詳細図、第４図はＰレン排出総面積とタービン効
率および動翼先端浸食発生率との関係を示す特ｉ図であ
る。
１・・・タービンケーシング、２・・・ノズルダイヤフ
ラム外輪、３・・・ノズル板、４・・・ノズルダイヤス
ラム内輪、５・・・タービンロータ、６・・・タービン
ホイール、７・・・タービンｍＬ ｓ・・・エロージョ
ンシールド板、９・・・セグメントホルダ、１０・・・
座金、１１・・・ボルト、１２・・・ドレン穴、１３・
・・リーケージコントロールリンク、１４・・・ラジア
ルストリップ、１５・・・エロージョンシールド板。
代理人弁理士 則 近 憲佑 （ほか１名）第２図
１ρ
第３図Fig. 1 is a sectional view showing a nozzle diaphragm of a conventional steam turbine, Figs. 2 to 4 show an embodiment of the present invention, and Fig. 2 shows the entire nozzle diaphragm of the final stage of the steam turbine. A cross-sectional view, Figure 3 is a detailed view showing a part of Figure 2 enlarged, and Figure 4 is a special diagram showing the relationship between the total area of P-ray discharge, turbine efficiency, and rotor blade tip erosion rate. . DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Turbine casing, 2... Nozzle diaphragm outer ring, 3... Nozzle plate, 4... Nozzle diaphragm inner ring, 5... Turbine rotor, 6... Turbine wheel, 7... Turbine mL s...Erosion shield plate, 9...Segment holder, 10...
Washer, 11... Bolt, 12... Drain hole, 13.
...Leakage control link, 14...Radial strip, 15...Erosion shield plate. Representative Patent Attorney Kensuke Chika (and 1 other person) Figure 2 1ρ Figure 3
Claims (1)
イアフラムの外輪に最終段の動翼周囲部に位置してドレ
ン排出穴を設けている蒸気タービンのノズルダイアフラ
ムにおいて、前記ノズルダイアフラム外輪の下流側側端
面を動翼の前面より下流側に位置させ、その下流側端面
にリング状のセグメントホルダを軸方向に一定の間隙ラ
メけて取付けることにより、その外輪の下流側に鍔状の
ドレン排出穴を形成するとともに、このＰレン排出大内
に、その穴の軸方同間隙値全設定するり一ケー・シコン
トロールリングを同軸的に挿着したことｆ：特徴とする
蒸気タービンのノズルダイアフラム。 ２、セグメントホルダとリーケージコントロールリング
との間隙値を、そのリーケージコントロールリングの平
均直径部において、最終段ノズル出口総面積の０．３チ
から１．５チまでの範囲内に設定し要事全特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の蒸気タービンのノズルダイヤ
フラム。[Scope of Claims] 1. In a nozzle diaphragm of a steam turbine in which a drain discharge hole is provided in the outer ring of the nozzle diaphragm of the final stage fixed to the turbine casing and located around the rotor blade of the final stage, the nozzle diaphragm By positioning the downstream end face of the outer ring downstream of the front surface of the rotor blade and attaching a ring-shaped segment holder to the downstream end face with a certain gap in the axial direction, a flange-like shape is formed on the downstream side of the outer ring. A drain discharge hole is formed, and a control ring is coaxially inserted into the P drain discharge hole to set the same axial clearance value of the hole f: Features of the Steam Turbine nozzle diaphragm. 2. Set the gap between the segment holder and the leakage control ring within the range of 0.3 inch to 1.5 inch of the final stage nozzle exit total area at the average diameter of the leakage control ring. A nozzle diaphragm for a steam turbine according to claim 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3871584A JPS60184904A (en) | 1984-03-02 | 1984-03-02 | Nozzle diaphragm of steam turbine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3871584A JPS60184904A (en) | 1984-03-02 | 1984-03-02 | Nozzle diaphragm of steam turbine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60184904A true JPS60184904A (en) | 1985-09-20 |
Family
ID=12533016
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3871584A Pending JPS60184904A (en) | 1984-03-02 | 1984-03-02 | Nozzle diaphragm of steam turbine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60184904A (en) |
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