JPS61101603A - 蒸気タ−ビンの軸封装置 - Google Patents

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は蒸気タービンの高圧漏洩蒸気の軸封装置に関す
る。

〔発明の背景〕

第２図は、従来の蒸気タービン及び開運する機器を含め
た全体の系統を示す（列えば特許５７−２２１号）。図
において蒸気発生装置（ボイラー又はリアクター、図示
せず）で発生した蒸気は、主蒸気管１、主蒸気止め弁２
、蒸気流量加減ｙＰ３、蒸気管４を経て蒸気加減弁室５
に達する。高圧タービン６の各段落（図示せず）で慎械
的エネルギーに変換され膨張した蒸気は、低圧タービン
排気室７に到達し、復水器１０で偵水となる。復水は種
々の熱交換器（図示せず）を経てポンプ（図示せず）Ｋ
よって昇圧され、再び、蒸気発生装置に至る。

蒸気タービンの軸封系統は、高圧（大気圧よりも高い）
及び低圧（真空度を有する）の軸封パツキン、軸封用蒸
気圧力Ａ整機、配管、弁、オリフィス、軸封蒸気排風装
置から（ｉ４成される。高圧漏洩蒸気は、回転している
タービン軸１７及び静止しているラビリンスパツキン３
１ａよりなる円周状の間隙を等エンタルピ変化を行ない
ながらシール蒸気室３０ａに到る。シール蒸気室３０ａ
は、漏洩蒸気配管１４、オリフィス５０、漏洩蒸気配管
１５を介してタービン排気室７と復水器１０を連絡する
連絡管９に接続され、復水器１０に至る。

一方、一定圧力（約１．３ａｔａ）に制御された別系統
からの軸封蒸気が、蒸気配管１１及び１３を経てシール
蒸気室３０ｂに接続される。シール蒸気室３０ｃは、蒸
気配管１８を介して軸封蒸気排風装置２０に接続されて
いる。輔封蒸気排風装置２０は、漏洩蒸気を復水化する
熱交換器とタービン外部より吸引した空気をブロワ−に
よって大気に放出させる排風機とから構成され、その圧
力は若干の真空度をもつ。（約１．Ｑ２ａｔａ）。

低圧軸封蒸気は、回転しているタービン軸１６及び静止
しているラビリンスパツキン４１ａ及び４１ｂよりなる
円周状の間隙を等エンタルピ変化を行ないながらそれぞ
れ低圧排気室７及びシール蒸気室４０ｂに至る。大気よ
りラビリンスパツキン４１ｃを経て吸引された空気も、
又、同様にシール蒸気室４０ｂに至り、漏洩蒸気配管１
９を介して軸封蒸気排風装置２０に接続される。

以上の系統をまとめると、タービンの通常負荷運転時に
おける各蒸気配管の流量は次のようになる。すなわち、
配管１４にはＱｚ・＋Ｑｚ、配管１３にはＱｚ　＋Ｑ！
　、配管１８にはＱ３＋Ｑ４、配管１２にはＱｓ　＋Ｑ
ａ　、配管１９にはＱ　ｓ　＋　Ｑ　ｙがそれぞれ流れ
る。前述のように、Ｑ４及びＱｚは空気である。一方、
タービン起動時及び停止時における蒸気配管１４の流量
はＱｚとなる。これはシール蒸気室３０ａの圧力が配管
１４，１５、オリフ、イス５０を介して復水器１０の真
空と殆んど同一となるためである。高圧タービン６の内
部も真空であるからＱ、はゼロとなる。他の蒸気配管１
３，１２．１８．１９の流量は前記した通常負荷運転時
における流量と同一である。タービン起動時及び停止時
におけるシール蒸気の供給は真空状態にあるタービンに
各ラビリンスパツキンを経て外部から空気が進入するこ
とによる真空破壊を防止することにある。

タービンの通常負荷運転時における蒸気配管１４の蒸気
量（Ｑ１＋（ｈ　）は、タービン熱効率の低下を防ぐた
めに必要最小限とすべきであり、このための流量制限手
段として配管１４と連絡管９の間に一個の固定された口
径のオリフィス５０を具備させることが一般に知られて
いる。ラビリンスパツキンとタービン軸から構成される
軸封部の蒸気流量は、ラビリンスパツキン上流側の蒸気
条件（圧力及び温度）、上流側と下流側の圧力比、ラビ
リンスパツキンとタービン軸から形成される間隙（ラビ
リンス間隙）等によって決定される。

従って、これらの諸要因に変化がない限り、蒸気流量は
一定であり、各蒸気配管中の蒸気流量及び各シール蒸気
室における蒸気圧力も同様に一定である。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、固定された口径のオリフィスを、圧力
調整弁と置換させることにより、軸封装置の信頼性向上
、タービン予熱効果の増大及びタービン熱効率の向上を
図ることにある。

〔発明の概要〕

蒸気タービンでは、熱変形、偏心、撮動等に起因するラ
ビリンスパツキンとタービン軸の接触によりラビリンス
間隙が、経年的変化により試運転当初の値よりも拡大す
ることは避けられない現象である。拡大したラビリンス
間隙は、漏洩蒸気の増加をもたらす。仮りに、ラビリン
スパツキン３１ａとタービン軸１７が接触し、ラビリン
ス間隙が二倍になれば漏洩蒸気ｆｔ　Ｑ　＋は二倍とな
る。

同様の説明は、漏洩蒸気量Ｑ２についても適用される。

この場合、蒸気配管１４は二倍の蒸気をオリフィス５０
及び配管１５を経て連絡管９に流入させる。流量の増加
によって配管１４及び１５゜オリフィス５０内の流速も
増加する。流速の増加は、各配管及びオリフィスにおけ
る圧力損失を増し、その結果としてシール蒸気室３０ａ
における圧力が増加する。シール蒸気室３０ａの圧力が
、蒸気配管１３のシール蒸気供給圧力を上廻った時点で
、ラビリンスパツキン３１ｂを流れる漏洩蒸気Ｑ２の方
向は逆転し、シール蒸気室３０ａより３１ｂに流れる。

蒸気配管１３を経て、シール蒸気室３０ｂに供給してい
たシール蒸気は、逆の流れとなり蒸気配管１４と同様、
漏洩蒸気配管となる。史に、シール蒸気室３０ａの圧力
が上昇すれば、シール蒸気室３０ｂ及び３０Ｃにおける
圧力上昇をもたらす。シール蒸気室３０Ｃの圧力が大気
圧を上廻ったとき、吸引空気Ｑ４は逆に漏洩蒸気となっ
て大気へ放出される。

大気に放出された蒸気は、近接するタービン軸受（図示
せず）に混入し凝縮されて水分となり、潤滑油の性状の
劣化を促進する。又、ＢＷ几方式の原子力タービンでは
、タービン内部からの漏洩蒸気に放射能が含まれており
大気への漏洩そのものが重要な問題となる。

タービン起動に先立って、シール蒸気を軸封系統に供給
し、大気の空気がラビリンスパツキンを経てタービン内
部に流入することを防止せねばならない。この時、同時
にシール蒸気をタービン軸に供給し、軸封部におけるタ
ービン軸を予熱し、起動時における熱応力を緩和させる
効果をもつ。

前述のように、従来の高圧側の軸封系統のシール蒸気供
給量、即ち、蒸気配管１３における蒸気量はＱ２＋Ｑ！
であり、Ｑ＋はゼロでろる。蒸気配管１３の蒸気量を形
成するＱ２は、ラビリンスパツキン３１ｂを経て蒸気配
管１４に至る。これは、オリアイス５０の口径によって
与えられる面積がラビリンスパツキン３１ａのラビリン
ス間隙によって与えられる漏洩面積よりもはるかに大き
いことに起因する。仮りにオリフィス５０を完全に閉鎖
出来ればシール蒸気を二個のラビリンスパツキン３１ｂ
及び３１ａを経て真空状態にある高圧タービン６へ導く
ことができる。この場合のシール必要蒸気°量は、ラビ
リンスパツキン３１ａの効果によりＱ２の約７０％でシ
ール効果を達成することが出来る。一方、ラビリンスパ
ツキン３１３に包括されているタービン軸の予熱も促進
される。

尚、ＢＷＲ方式の原子力タービンの場合、シール用供給
蒸気は放射能を含まない別系統の水を放射能を含む蒸気
により熱交換器を介して加熱されているために、シール
蒸気量の減少は長時間にわたる原子カプラントの起動所
要時間を考慮すれば、かなりのエネルギ節約が期待出来
る。

このように、従来のオリフィスに要求される機能として
、（１）タービン起動準備期間中又はタービン通汽停止
からプラント全体の停止に至る迄の軸封効果において完
全に閉鎖出来ること。（２）タービンの通常負荷運転中
には、漏洩蒸気の増加によって生じる圧力上昇を、オリ
フィスの口径を適切に増加させることにより、熱効率の
低下を最小限におさえタービン外部への漏洩を防止する
ことが出来る。

〔発明の実施列〕

本発明は、かかる要求の達成手段としてオリアイス５０
を排除し、第１図における圧力調整弁６０を具備させた
ことにある。即ち、圧力調整弁６０は、従来のオリフィ
スと同様、蒸気配管１４と１５の間に設置される。シー
ル蒸気室３０ａの圧力は、圧力検出配管１４ｅによって
検出され調整弁６０の弁駆動装置の弁開度信号となる。

即ち、シール蒸気室３１ａの圧力上昇は、調整弁６ｏの
開度を大きくすることによシ、連絡管９への蒸気流量を
増加させて抑制する。この圧力制御は、Ｑ２が図釦示さ
れるように、常に、シール蒸気室３０ｂから３０８に流
れるように行なわれる。

なお、図中２１は圧力計である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の全体構成図、第２図は、
従来技術とそれに関連する機器の全体構成図である。 １４ｅ・・・圧力検出配管、６ｏ・・・圧力調整弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、蒸気タービンの蒸気による軸封装置において、漏洩
   蒸気の圧力によつて制御される流量調整弁を具備し、タ
   ービン外部への蒸気漏洩を防止することを特徴とする蒸
   気タービンの軸封装置。