JPS6116205A - 地熱タ−ビン用ロ−タ - Google Patents
地熱タ−ビン用ロ−タInfo
- Publication number
- JPS6116205A JPS6116205A JP13732184A JP13732184A JPS6116205A JP S6116205 A JPS6116205 A JP S6116205A JP 13732184 A JP13732184 A JP 13732184A JP 13732184 A JP13732184 A JP 13732184A JP S6116205 A JPS6116205 A JP S6116205A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- rotor
- coating layer
- corrosion
- steam
- geothermal
- 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
- F01D5/12—Blades
- F01D5/28—Selecting particular materials; Particular measures relating thereto; Measures against erosion or corrosion
- F01D5/288—Protective coatings for blades
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〕
本発明は地熱タービン用ロータの改良に関する。
地熱タービン設備は、地熱井から得られる高温の蒸気及
び熱水を利用して蒸気タービンを駆動するもので、天然
に産するエネルギを有効に利用するという観点から、近
年その開発がすすめられている。
び熱水を利用して蒸気タービンを駆動するもので、天然
に産するエネルギを有効に利用するという観点から、近
年その開発がすすめられている。
しかしながら、地熱蒸気および熱水には極めて高い腐食
性を有する成分が含有されており、そｎに使用されるタ
ービン部材は苛酷な条件下におかれているということが
できる。たとえば、火力発電所におけるボイラ流入前の
給水の水質は、一般に、ｐＨ９，３〜９．５、溶存酸素
７ｐｐｂＰＪ、下、鉄分１０ｐｐｂ以下に保たれて運転
さｔでいるが、こｎ（二対し地熱蒸気にあっては、井戸
によって差はあるものの、１５〜３０％程度の硫化水素
ガスおよび炭酸ガスから組成されたガス成分を含有して
いる。また、蒸気と共に得られる熱水はＰＨ３〜１０で
、さらに塩素イオン１００〜４０００ｐｐｍ 、硫酸イ
オン１０−１０１００００ｐｐナトリウムイオン・カリ
ウムイオン１００〜４０００ｐｐｍ程度を含有している
。地熱発電所ではこれらの有害成分をタービン流入前に
取除くことが困難で、そのため蒸気に直接接触するロー
タ、ケーシング、ノズル、ダイヤプラム等の腐食は急速
に進行し、タービンの寿命は火力発電所に比し著しく短
くなってしまっている。
性を有する成分が含有されており、そｎに使用されるタ
ービン部材は苛酷な条件下におかれているということが
できる。たとえば、火力発電所におけるボイラ流入前の
給水の水質は、一般に、ｐＨ９，３〜９．５、溶存酸素
７ｐｐｂＰＪ、下、鉄分１０ｐｐｂ以下に保たれて運転
さｔでいるが、こｎ（二対し地熱蒸気にあっては、井戸
によって差はあるものの、１５〜３０％程度の硫化水素
ガスおよび炭酸ガスから組成されたガス成分を含有して
いる。また、蒸気と共に得られる熱水はＰＨ３〜１０で
、さらに塩素イオン１００〜４０００ｐｐｍ 、硫酸イ
オン１０−１０１００００ｐｐナトリウムイオン・カリ
ウムイオン１００〜４０００ｐｐｍ程度を含有している
。地熱発電所ではこれらの有害成分をタービン流入前に
取除くことが困難で、そのため蒸気に直接接触するロー
タ、ケーシング、ノズル、ダイヤプラム等の腐食は急速
に進行し、タービンの寿命は火力発電所に比し著しく短
くなってしまっている。
腐食する箇所のうち、特にその腐食がタービンの性能に
大きな影響を与える部分は、蒸気通路部および軸封部に
あって蒸気？シールするロータのホイールつけ根部およ
びラビリンス部である。これらの部位は蒸気が滞留し易
いせいもあって、腐食により減肉され、その結果蒸気の
シール効果が低下してタービン効率は著しく低下するに
至る。
大きな影響を与える部分は、蒸気通路部および軸封部に
あって蒸気？シールするロータのホイールつけ根部およ
びラビリンス部である。これらの部位は蒸気が滞留し易
いせいもあって、腐食により減肉され、その結果蒸気の
シール効果が低下してタービン効率は著しく低下するに
至る。
第３図は地熱蒸気タービンの軸封部の構成を示すもので
、ロータｌの表面には数条の溝からなるラビリンス部２
ｍ、２ｂ、２幼−形成され、このラビリンス部２ａ、２
ｂ、２ｃに微小な間隙をおいて係合するようラビリンス
パツキン３ ａ 、 、３ｂ、３ｃがケーシング４に支
承して周設されている。かかる構成において、ケーシン
グ４に設けられたグランドシール室５にはシール蒸気が
供給されており、該シール蒸気は圧右・に分流し一部は
ロータｌのラビリンス部２ａ’ａ−くぐり抜けてケーシ
ング４内に流入し、残りのシール蒸気はラビリンス２ｂ
を経てグランドベント室６（二型る。他方このグランド
ベント室６にはラビリンス２Ｃおよびバランスウェイ）
７Ｙ経て大気が流入しており、この大気は上記シール蒸
気と共に図示しない空気抽出器によってグランドベント
室６から排出され、タービンの軸封が行われるようにな
っている。
、ロータｌの表面には数条の溝からなるラビリンス部２
ｍ、２ｂ、２幼−形成され、このラビリンス部２ａ、２
ｂ、２ｃに微小な間隙をおいて係合するようラビリンス
パツキン３ ａ 、 、３ｂ、３ｃがケーシング４に支
承して周設されている。かかる構成において、ケーシン
グ４に設けられたグランドシール室５にはシール蒸気が
供給されており、該シール蒸気は圧右・に分流し一部は
ロータｌのラビリンス部２ａ’ａ−くぐり抜けてケーシ
ング４内に流入し、残りのシール蒸気はラビリンス２ｂ
を経てグランドベント室６（二型る。他方このグランド
ベント室６にはラビリンス２Ｃおよびバランスウェイ）
７Ｙ経て大気が流入しており、この大気は上記シール蒸
気と共に図示しない空気抽出器によってグランドベント
室６から排出され、タービンの軸封が行われるようにな
っている。
このように、ロータ端部に設けられたラビリンス部にお
いては、蒸気中に含有された腐食成分と大気中の酸素の
相乗作用Ｃ：より、極めて腐食が進行しやすい環境とな
っている。また実際に腐食が生じてラビリンス部が減肉
されると、ラビリンス部 パツキンと間隙が増大してラビリンス効果が低下する。
いては、蒸気中に含有された腐食成分と大気中の酸素の
相乗作用Ｃ：より、極めて腐食が進行しやすい環境とな
っている。また実際に腐食が生じてラビリンス部が減肉
されると、ラビリンス部 パツキンと間隙が増大してラビリンス効果が低下する。
このとき、蒸気の大気中への波間を防止するには空気抽
出器による吸装置を増加しなけｎばならなくなる等の問
題が生する。
出器による吸装置を増加しなけｎばならなくなる等の問
題が生する。
本発明は、地熱蒸気中に含有された腐食成分に対して安
定した耐食性を示す地熱タービン用ロータを提供するこ
とを目的とする。
定した耐食性を示す地熱タービン用ロータを提供するこ
とを目的とする。
本発明は、表面に腐食抑制作用を有する材料からなる被
覆層を形成してなる地熱タービン用ロータである。
覆層を形成してなる地熱タービン用ロータである。
上記被覆層の材料としては、たとえば純度の高いＺｎ
、人ｌなど、一般にインヒビター効果を有するとされる
材料が適当である。なお、この材料はＺｎ 、 ＡＩの
両者を合金としたものであっても差支えない。また被覆
層を形成するには溶射によるのが望ましい。というのも
、上記Ｚ、１ｎ 、人ｌは低融点の材料であって溶射に
適しているうえ、溶射によれば比較的厚くしかも十分な
接着強度を有する被弾層を得ることができるからである
。
、人ｌなど、一般にインヒビター効果を有するとされる
材料が適当である。なお、この材料はＺｎ 、 ＡＩの
両者を合金としたものであっても差支えない。また被覆
層を形成するには溶射によるのが望ましい。というのも
、上記Ｚ、１ｎ 、人ｌは低融点の材料であって溶射に
適しているうえ、溶射によれば比較的厚くしかも十分な
接着強度を有する被弾層を得ることができるからである
。
なお、被覆層を形成する部位は任意に選定することがで
きるが、少なくともロータに設けられたホイールのつけ
根部分を含めることが望ましい。
きるが、少なくともロータに設けられたホイールのつけ
根部分を含めることが望ましい。
さら５二、ロータ端部のラビリンス部にも被６１Ｍ’＆
形成しておくと、耐食Ｐ１４−向上させるうえでより有
効である。
形成しておくと、耐食Ｐ１４−向上させるうえでより有
効である。
本発明の以上のような構成は、次に示す実験（二よりそ
の妥当性が確認されている。すなわち、発明者らは第１
表に示す組成を有する地熱タービン用ロータ材からなる
基材に、第２表Ｃ二示す組成を有する溶射材をプラズマ
浴射して試験片を作成し、この試験片を地熱蒸気環境下
で約６ケ月間暴露してその変化を調べた。用いた試験片
ｌＯは第４図に示すように基材１１に溶射被覆層１２を
設けた構成となっており、その作成は、基材をトリクロ
にて脱脂後被膜を形成する部位以外の部分１ニマスキン
グを施したうえアルミナ粉末でプラス）Ｙ行い、このあ
とプラズマ溶射機を用いて厚さ７０〜８０μｍ／回の溶
射を７〜８回繰返し最終厚さが０．５ ｇとなるように
行った。こうして作成した試験片を暴露した地熱蒸気環
境は、地熱蒸気（全ガス量：０．０３〜０．１５％、Ｈ
ｉｓ ：０．００８〜０．１７％、 Ｃｏ２：０．０２
〜０．１３％、不活性ガス：０．０００２〜０．０２％
）を復水したもので、ｐＨ５，２，ＣＩ’５．９ｐｐｍ
、８０１１６．５１）ｐｍ 、 ＨＩＳ８０ｐｐｍのも
のである。この暴露試験ｙ８／６ケ月継続した結果を第
３表に示した。
の妥当性が確認されている。すなわち、発明者らは第１
表に示す組成を有する地熱タービン用ロータ材からなる
基材に、第２表Ｃ二示す組成を有する溶射材をプラズマ
浴射して試験片を作成し、この試験片を地熱蒸気環境下
で約６ケ月間暴露してその変化を調べた。用いた試験片
ｌＯは第４図に示すように基材１１に溶射被覆層１２を
設けた構成となっており、その作成は、基材をトリクロ
にて脱脂後被膜を形成する部位以外の部分１ニマスキン
グを施したうえアルミナ粉末でプラス）Ｙ行い、このあ
とプラズマ溶射機を用いて厚さ７０〜８０μｍ／回の溶
射を７〜８回繰返し最終厚さが０．５ ｇとなるように
行った。こうして作成した試験片を暴露した地熱蒸気環
境は、地熱蒸気（全ガス量：０．０３〜０．１５％、Ｈ
ｉｓ ：０．００８〜０．１７％、 Ｃｏ２：０．０２
〜０．１３％、不活性ガス：０．０００２〜０．０２％
）を復水したもので、ｐＨ５，２，ＣＩ’５．９ｐｐｍ
、８０１１６．５１）ｐｍ 、 ＨＩＳ８０ｐｐｍのも
のである。この暴露試験ｙ８／６ケ月継続した結果を第
３表に示した。
第１表
シス下嗜トせ
第２表
第３表に伺しに材料番号は第２表の溶射材組成に対応す
るものである。まに基材露出部とは溶射による被覆層が
形成されていない部位を指す。同表の材料番号３．４．
５より明らかなように、ＺｎおよびそのＡ１合金材を溶
射したタービンロータ材は耐硫化腐食性が著しく向上し
ており、ま７；（Ｎｉ −Ｃｒ 、 Ｃｒ１Ｏ，、Ａｔ
！ｏ、 等の他の溶射けで被覆したものと比較すると
、Ｚｎの犠性陽極としての機能と腐食抑制効果により試
験片１０の基材露出部における減肉現象も見られず極め
て良好な結果が得られている。
るものである。まに基材露出部とは溶射による被覆層が
形成されていない部位を指す。同表の材料番号３．４．
５より明らかなように、ＺｎおよびそのＡ１合金材を溶
射したタービンロータ材は耐硫化腐食性が著しく向上し
ており、ま７；（Ｎｉ −Ｃｒ 、 Ｃｒ１Ｏ，、Ａｔ
！ｏ、 等の他の溶射けで被覆したものと比較すると
、Ｚｎの犠性陽極としての機能と腐食抑制効果により試
験片１０の基材露出部における減肉現象も見られず極め
て良好な結果が得られている。
すなわち、地熱蒸気環境下におけるＺｎおよびその合金
材による被覆層の有効性が確認されたつ第３表 〔発明の実施例〕 以下、本発明の詳細な説明する。なお、以下の図面１二
おいて第３図と同一の部分を示す場合には同一の符号を
付し、その説明を省略する。
材による被覆層の有効性が確認されたつ第３表 〔発明の実施例〕 以下、本発明の詳細な説明する。なお、以下の図面１二
おいて第３図と同一の部分を示す場合には同一の符号を
付し、その説明を省略する。
第１図は地熱蒸気タービンの軸封部の構成を示すもので
、第３図に示すもののラビリンス部２ｍ。
、第３図に示すもののラビリンス部２ｍ。
２ｂ、２ｃ ＣＺｎからなる被覆層２０１．２０ｂ、２
０Ｃを形成したものである。
０Ｃを形成したものである。
また第２図は他の実施例を示すもので、多数の羽根２１
ヲ有するホイール２２が形成さｔたロータ詔は、ケーシ
ング２４に支持さｎ多数のノズル翼２５を有する円環状
のノズルダイヤプラム２δを貫いてケーシング２４内に
軸支されている。また上記ノズルダイヤプラム２６の内
周側には蒸気ｌシールするフィン２７が植設されており
、これに対向するロータ２のホイールつけ根部付近には
Ｚｎからなる被覆層四が設けられている。
ヲ有するホイール２２が形成さｔたロータ詔は、ケーシ
ング２４に支持さｎ多数のノズル翼２５を有する円環状
のノズルダイヤプラム２δを貫いてケーシング２４内に
軸支されている。また上記ノズルダイヤプラム２６の内
周側には蒸気ｌシールするフィン２７が植設されており
、これに対向するロータ２のホイールつけ根部付近には
Ｚｎからなる被覆層四が設けられている。
上記被覆層２０ａ、２０ｂ、２０ｃおよび２８を設けた
部位は、いずれもドレンの滞溜・通過により二ロージョ
ン・コロ−ジョンを生じ易い部位であるが、 Ｚｎから
なる被覆層を溶射して形成することによりこれらの不都
合を直接的に防止できるばかりでなく、Ｚｎが有する腐
食抑制効果により被覆を施していない部分の腐食も有効
に防止することができる。
部位は、いずれもドレンの滞溜・通過により二ロージョ
ン・コロ−ジョンを生じ易い部位であるが、 Ｚｎから
なる被覆層を溶射して形成することによりこれらの不都
合を直接的に防止できるばかりでなく、Ｚｎが有する腐
食抑制効果により被覆を施していない部分の腐食も有効
に防止することができる。
ロータに上記の如く被覆層を形成するには、まず該当部
分をトリクレンなどにより脱脂した後ショツトブラスト
またはサンドプラストラ行なって表面の酸化スケールを
除去すると共に、溶射材と母材の接着性を良好にするた
め前処理を行う。その後に溶射を施工することになるが
、溶射法は、線材を用いたメタライジング、粉末を用い
たサーモスプレィあるいはプラズマ溶射が適しており、
いずれの方法でも同等の効果が期待できる。
分をトリクレンなどにより脱脂した後ショツトブラスト
またはサンドプラストラ行なって表面の酸化スケールを
除去すると共に、溶射材と母材の接着性を良好にするた
め前処理を行う。その後に溶射を施工することになるが
、溶射法は、線材を用いたメタライジング、粉末を用い
たサーモスプレィあるいはプラズマ溶射が適しており、
いずれの方法でも同等の効果が期待できる。
なお、被覆層を形成するにあたっては、まずＡＩを溶射
し、その後Ｚｎを溶射して二層で構成しておくと、腐食
の抑制にさらに効果的である。
し、その後Ｚｎを溶射して二層で構成しておくと、腐食
の抑制にさらに効果的である。
以上のとおり、本発明は地熱タービン用ロータの表面に
腐食抑制作用を有する材料からなる被覆層を形成するも
のであるから、本発明によれば、地熱蒸気ｌ二よる硫化
腐食を有効ｌ二長期間防止することができ、タービンの
性能維持と耐久性の向上を達成することができる。
腐食抑制作用を有する材料からなる被覆層を形成するも
のであるから、本発明によれば、地熱蒸気ｌ二よる硫化
腐食を有効ｌ二長期間防止することができ、タービンの
性能維持と耐久性の向上を達成することができる。
第１図および第２図はそｎぞれ本発明の実施例を示すも
ので、第１図は地熱タービン用ロータの軸端部の構成を
示す図、第２図は地熱タービンのケーシング内部の構成
を示す図であり、また第３図は従来の地熱タービンの構
成を示す図、第４図は本発明の検証に用いた試験片を示
す斜視図である。 ｌ・・・ロータ ２・・・ラビリンス部１
２ 、２０ 、２８・・・被覆層 ２１・・・ホイ
ール代理人 弁理士 則 近 憲 佑 （ほか１名） 第１図 第２図
ので、第１図は地熱タービン用ロータの軸端部の構成を
示す図、第２図は地熱タービンのケーシング内部の構成
を示す図であり、また第３図は従来の地熱タービンの構
成を示す図、第４図は本発明の検証に用いた試験片を示
す斜視図である。 ｌ・・・ロータ ２・・・ラビリンス部１
２ 、２０ 、２８・・・被覆層 ２１・・・ホイ
ール代理人 弁理士 則 近 憲 佑 （ほか１名） 第１図 第２図
Claims (6)
- （１）表面に腐食抑制作用を有する材料からなる被覆層
を形成してなる地熱タービン用ロータ。 - （２）被覆層は主としてロータ端部のラビリンス部に形
成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の地熱タービン用ロータ。 - （３）被覆層は主としてホィールつけ根部に形成されて
いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の地熱
タービン用ロータ。 - （４）被覆層は付随的不純物を含むＺｎを溶射して形成
されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至
第３項記載の地熱タービン用ロータ。 - （５）被覆層は付随的不純物を含むＺｎ−Ａｌ合金を溶
射して形成されていることを特徴とする特許請求の範囲
第１項乃至第３項記載の地熱タービン用ロータ。 - （６）被覆層は二層からなり、下層に付随的不純物を含
むＡｌ、上層に付随的不純物を含む Ｚｎをそれぞれ溶射して形成されているこ とを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第３項記載の
地熱タービン用ロータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13732184A JPS6116205A (ja) | 1984-07-04 | 1984-07-04 | 地熱タ−ビン用ロ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13732184A JPS6116205A (ja) | 1984-07-04 | 1984-07-04 | 地熱タ−ビン用ロ−タ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6116205A true JPS6116205A (ja) | 1986-01-24 |
Family
ID=15195946
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13732184A Pending JPS6116205A (ja) | 1984-07-04 | 1984-07-04 | 地熱タ−ビン用ロ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6116205A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01124302U (ja) * | 1988-02-19 | 1989-08-24 | ||
| EP1331362A2 (en) * | 2002-01-28 | 2003-07-30 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Geothermal steam turbine |
| EP1808576A1 (de) * | 2006-01-11 | 2007-07-18 | Siemens Aktiengesellschaft | Turbinenwelle für eine Strömungsmaschine |
| JP2009216047A (ja) * | 2008-03-12 | 2009-09-24 | Fuji Electric Systems Co Ltd | タービンのコーティング施工方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50123044A (ja) * | 1974-03-15 | 1975-09-27 | ||
| JPS57131381A (en) * | 1981-02-05 | 1982-08-14 | Toshiba Corp | Turbine rotor |
| JPS5963301A (ja) * | 1982-10-04 | 1984-04-11 | Toshiba Corp | 地熱用タ−ビンロ−タ |
-
1984
- 1984-07-04 JP JP13732184A patent/JPS6116205A/ja active Pending
Patent Citations (3)
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|---|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
| JPH01124302U (ja) * | 1988-02-19 | 1989-08-24 | ||
| JPH0738642Y2 (ja) * | 1988-02-19 | 1995-09-06 | 三菱重工業株式会社 | タービンのシール装置 |
| EP1331362A2 (en) * | 2002-01-28 | 2003-07-30 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Geothermal steam turbine |
| WO2003064818A2 (en) * | 2002-01-28 | 2003-08-07 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Geothermal steam turbine |
| WO2003064818A3 (en) * | 2002-01-28 | 2003-11-27 | Toshiba Kk | Geothermal steam turbine |
| EP1331362A3 (en) * | 2002-01-28 | 2003-12-17 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Geothermal steam turbine |
| EP1803898A2 (en) * | 2002-01-28 | 2007-07-04 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Geothermal turbine |
| EP1803898A3 (en) * | 2002-01-28 | 2012-01-04 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Geothermal turbine |
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