JPS61265305A - 蒸気タ−ビン - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明はノズルダイヤフラム外輪からのドレン排出手段
を改良した蒸気タービンに関する。

〔発明の技術的背景〕

蒸気タービンでは、高温高圧の蒸気を低温低圧の飽和蒸
気に至るまで、有効かつ安全に動翼に導くためにノズル
ダイヤフラムが設けられる。第８図はノズルダイヤフラ
ム部の概略構造を示す。ノズルダイヤフラム１は、ケー
シング２の所定位置に支持されたノズルダイヤフラム外
輪３と、その内周側に配置したノズルダイヤスラム内輪
４と、このノズルダイヤスラム内輪３，４の間に挟持さ
れ、放射状に配置された複数個のノズル板５とによって
構成され、蒸気は矢印で示ず如く、ノズルダイヤフラム
１のノズル板５間で形成される蒸気通路部を通過して動
翼６に当り、ロータ７を回転させる。

ところで、一般の発電用大形蒸気タービンにおいては、
定格運転時に蒸気が最終段近傍で飽和蒸気となる。過負
荷時や再熱蒸気温度の低下時、あるいは高真空度運転時
には湿り麿が増加する。さらに、蒸気通路部の途中で蒸
気が飽和温度以下に膨張したり、起動時のように、ケー
シング２が十分に昇温せず、ケーシング１と蒸気との熱
交換によって蒸気が飽和温度以下に冷却された場合には
ドレンが発生する。

飽和蒸気中のドレンは、ノズル板５や動翼６を通過中に
成長し、質聞が増大するが、その増大とともに流速が低
下して蒸気流から外れ、ノズルダイヤフラム外輪３の内
壁面に沿って流れるようになる。このドレンを放置する
と、ノズル板５が浸食されたり、高速回転する動翼６に
衝突してその動翼６の入口端が浸食されたりする。ノズ
ル板５が浸食された場合には蒸気の流れが乱れ、性能が
低下する。動翼６が浸食された場合には、その寿命が短
縮され、極端な場合にはタービンの安全な運用が妨げら
れる。

そこで、従来では第８図に示すように、動翼６の蒸気入
口側にステライト板等からなる硬質金属板８を銀ロウま
たは溶接で貼設し、動翼６の浸食の低減を図っている。

一方、ノズルダイヤフラム１に対しては、ノズルダイヤ
フラム外輪３の外側にドレンを排出する手段を講じてい
る。例えば第９図および第１０図はその一例を示し、ノ
ズルダイヤフラム外輪３の内周面に、ノズル板５の蒸気
入口側に位置して、ドレン導入用の環状溝９を設け、こ
の環状溝９の底部からノズルダイヤフラム外輪３の外周
面側にドレン排出孔１０を間隔的に穿設している。また
、第１１図および第１２図は他の例を示し、ノズルダイ
ヤフラム外輪３の内周面に、ノズル板５の蒸気出口側に
位置して、ドレン導入用の環状ＷｔＪ９を設け、この環
状溝９の底部からノズルダイヤフラム外輪３の外周面側
にドレン排出孔１０を穿設している。なお、この第１１
図はおよび第１２図に示す蒸気タービンの場合には、環
状溝９の上流側にドレンの導入を容易にするためのガイ
ド溝１１を設けている。

〔背景技術の問題点〕

上記第９図〜第１２図の手段により、ドレンの後段落へ
の流量をある程度抑制することができる。

しかしながら、浸食現象の抑制効果が必ずしも期待通り
に得られず、ドレンの除去機能が未だ不十分であった。

〔発明の目的〕

本発明は、ノズルダイヤフラム外輪からのドレン除去を
さらに推進して、後段落への８ｉ量を十分に減少させ、
ノズル板および動翼の浸食を大幅に低減して、タービン
部品の寿命長期化およびタービン信頼性の向上に大きく
寄与できるようにすることを目的とする。

〔発明の概要〕

上記の目的を達成するために、本発明は、ノズルダイヤ
フラム外輪の内周面にドレン導入用の環状溝を設けると
ともに、その環状溝の底部からノズルダイヤフラム外輪
の外周面側にドレン排出孔を穿設した蒸気タービンにお
いて、環状溝の内側面部に断面鈎状のドレン戻り防止部
を形成したことを特徴としている。

〔発明の実施例〕

以下、本発明・の一実施例を第１図〜第４図を参照して
説明する。なお、説明を簡易にするために、従来例の説
明と同一符号を用い、従来の構成と変らない部分につい
ては、図の対応個所に第８図〜第１２図と同一符号を付
してその説明を省略する。

この実施例に係る蒸気タービンでは、ノズルダイヤフラ
ム外輪３の内周面に、ノズル板５の蒸気入口側に位置し
て、ドレン導入用の環状溝９を設け、この環状溝９の底
部からノズルダイヤフラム外輪３の外周側にドレン排出
孔１０を間隔的に穿設している。このものにおいて、環
状溝９の内側面部に断面鈎状のドレン戻り防止部１２を
形成している。

詳述すると、ノズルダイヤフラム外輪３は、蒸気流の下
流側に次第に大径となるテーパを有し、ノズルダイヤフ
ラム外輪３の内周面は下流側に拡径する斜面となってい
る。この斜面に対し、周方向に沿い、いわゆる蟻溝状に
内部が拡大する環状溝９を刻設している。この環状溝９
の対向間隔の狭い開口部側壁９ａと、対向間隔の広い内
部側壁９ｂとの間の段部壁９Ｃを鉤状の傾斜壁としてい
るものである。

なお、環状溝９は第３図に拡大して示すように、溝底面
９ｄが蒸気流の下流側に向って次第に拡径した形状とさ
れ、その最大径底部にドレン排出孔１０が開口している
。このドレン排出口１０は、タービン軸に対する法線か
ら若干傾斜して設【プ、ノズルダイヤフラム外輪３の外
周側に達している。

また、環状溝９の開口縁部１３ａ、１３ｂは、蒸気流の
減流側１３ａの径Ｄ１が下流側１３ｂの径Ｄ２よりも大
径に形成しである。

このような構成であると、図に破線矢印ａで示すように
、ドレンがノズルダイヤフラム外輪３の傾斜した内面に
沿い、拡径側に流動して、環状溝９に流入する際、下流
側開口縁部１３ｂの径Ｄ２が小さいので円滑に行なわれ
ることになる。

そして、環状溝９の両側部には鉤状のドレン戻り防止部
１２が形成しであるので、ドレンが環状溝９の開口縁側
に戻ることなく、仝てドレン排出孔１０からノズルダイ
ヤフラム外輪３の外側方へ−排出されることになる。

したがって、ノズルダイヤフラム１部で発生したドレン
が十分に外部に排出され、ノズル板５や動翼６への付着
、衝突量を大幅に抑制できる。

なお、ここで蒸気タービン内に導入した過熱蒸気のドレ
ン発生メカニズムを第４図によって説明する。第２図の
曲線イは飽和蒸気線、口は過熱蒸気範囲、ハは湿り蒸気
範囲を示す。

蒸気タービンの入口から出口までの蒸気の膨張曲線Ａは
、入口蒸気圧力Ｐ・、ドレンを抜く必要が生じる蒸気圧
力Ｐ１および出口蒸気圧力Ｐ。に対し、断熱膨張線Ｂよ
りも蒸気タービンの内部損失に相当するエントロピ（Ｓ
）増大分だけ傾いた特性を示づ。タービン入口蒸気温度
をｔ・、ドレンを抜く位置の蒸気温度をｔｌとし、前記
蒸気圧力Ｐ　に相当する飽和蒸気温度をｔ′１とすると
、この温度ｔ’１は等圧線Ｐ１と飽和蒸気線イとの交点
を通る等濃縮で示される。

ドレンを抜く位置の蒸気圧力Ｐ１一定の条件の下で、何
らかの理由により温度がｔｌから次第に下がったとする
と、この等圧線Ｐ１と飽和蒸気線イとの交点を通過する
等圧線ｔ′１の温度まで下がった時、ケーシング−内の
蒸気は過熱蒸気から湿り蒸気に状態変化し、ドレンを発
生することとなる。

このような現象は、膨張線Ａがその終点を湿り蒸気域ハ
に有する以上、飽和蒸気線イと交差する近傍において必
然的に生じるものである。

飽和蒸気中のドレンは、ノズル板５および動■６中を通
過する間に成長し、質量の増大とともに流速が低下して
、蒸気流から外れてノズルダイヤフラム外輪３の内周面
に沿って流動するものである。

このドレンが、前記実施例によれば、環状溝９に確実に
導入されて、戻りなくドレン排出孔１０からノズルダイ
ヤフラム外輪３の外周側に排出されるのである。

なお、第３図（ａ）のものでは、ドレン導入用の環状溝
９の底部９ｄを傾斜させ、その大径部分にドレン排出孔
１０を開口させたが、第３図（ｂ）に示すように１．−
状？１１９の底部９ｄを等径な平坦面とし、その中央部
分にドレン排出孔１０＠Ｒ口させてもよい。

また、上記実施例では、ドレン排出孔１ｏの先端をノズ
ルダイヤフラム外輪３の外周側に向って開口させたが、
第５図に示すように、ドレン排出孔１０の先端１０′を
環状溝３部よりも圧力の低い部分、例えば下段側に同口
させてもよい。このような構成にすれば、ドレン排出孔
１０の両端部の圧力差を大きくすることにより、より効
果的にドレン排出を行なうことができる。

また、同図に示すように、ドレン排出孔１ｏの先端１０
′の開口部をラッパ状にすれば、ドレン流出速度がその
部分で低下し、ドレン流出方向に配置されている部品の
浸食防止に効果的である。

第６図は第５図の変形例を示し、ドレン排出孔１０を環
状溝９の底部からノズルダイヤフラム外輪３の外周側に
穿設した第１孔１０ａと、大径端部にノズルダイヤフラ
ム外輪３の外周側から下流側に穿設した第２孔１０ｂと
、これらを接続する管路１０Ｃとによって構成している
。

このような構成にすれば、第５図の如く環状溝９と下流
側とを直接連絡するドレン排出孔の形成が困難な場合で
も、同様の効果を得ることができる。

さらに、第７図は環状溝９をノズル板５の蒸気出口側に
も設け、その環状溝９に連通するドレン排出孔１０を蒸
気下流側に向って穿設した例を示している。

このような構成にすれば、仮にノズル板５の蒸気入口側
に設けた環状溝９でドレンを十分捕集できない場合が生
じても、下流側への流出ドレンを、その後段側の環状溝
９を介して捕集することができる。

なお、図示しないが、場合によっては、ノズル板５の蒸
気下流側にのみ環状溝およびドレン排出孔を設けること
も可能である。そのような構成でも、ドレンの動翼への
衝突を有効に防止することができる。

〔発明の効果〕

以上の実施例で詳述したように、本発明によれば、ノズ
ルダイヤフラム外輪の内周面に沿って流れるドレンを導
入、排出するための環状溝に断面鈎状のドレン戻り防止
部を形成し、導入されるドレンの逆流を阻止し得るよう
にしたので、ノズル板に接触したり、動翼に衝突するド
レンの量を低減することができる。したがって、タービ
ン部品の寿命長期化および信頼性向上に大きく寄与でき
るという作用効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は第１
図の■矢視図、第３図（ａ）は第１図の要部拡大図、第
３図（ｂ）は第３図（ａ）の一部の変形例を示す図、第
４図は蒸気の状態変化を示すｉ−ｓ線図、第５図、第６
図および第７図はそれぞれ異なる他の実施例を示す断面
図、第８図は蒸気タービンの一般例を示す断面図、第９
図は従来例を示す要部拡大断面図、第１０図は第９図の
Ｘ線矢視図、第１１図は他の従来例を示す断面図、第１
２図は第１１図の刈線矢視図である。 １・・・ノズルダイヤフラム、２・・・ケーシング、３
・・・ノズルダイヤフラム外輪、４・・・ノズルダイヤ
フラム内輪、５・・・ノズル板、６・・・動翼、９・・
・環状溝、１０・・・ドレン排出孔、１２・・・ドレン
戻り防止部。 代理人弁理士　　則　近　憲　佑（ばか１名）俗　ｆ　
図 帛　３　図（α） 県　３　図（６） 第４　図 蔓６　図 入 烙ｌＯ図 某　／／　図 蔓　１２　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ノズルダイヤフラム外輪の内周面にドレン導入用の
   環状溝を設けるとともに、その環状溝の底部からノズル
   ダイヤフラム外輪の外周面側にドレン排出孔を穿設した
   蒸気タービンにおいて、環状溝の内側面部に断面鈎状の
   ドレン戻り防止部を形成したことを特徴とする蒸気ター
   ビン。 ２、環状溝はノズル板の蒸気入口側または出口側または
   その両位置に形成されている特許請求の範囲第１項記載
   の蒸気タービン。 ３、環状溝の開口縁部は蒸気流の上流側よりも下流側が
   小径に形成されている特許請求の範囲第１項記載の蒸気
   タービン。 ４、ドレン排出孔は後段側の低圧力部分に開口している
   特許請求の範囲第１項記載の蒸気タービン。 ５、ドレン排出孔の開口端はラツパ状に拡開している特
   許請求の範囲第１項記載の蒸気タービン。