JPS62261604A

JPS62261604A - 蒸気タ−ビンの水滴除去装置

Info

Publication number: JPS62261604A
Application number: JP10381986A
Authority: JP
Inventors: Minoru Matsuda; 実松田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-05-08
Filing date: 1986-05-08
Publication date: 1987-11-13

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】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は火力タービン及び原子力タービンの段落中にお
いて形成される水滴を除去するための蒸気タービンの水
滴除去装置に関する。

（従来の技術）一般に火力タービンの低圧部及び原子力タービンの作動
流体は水滴を含む湿り蒸気である。その蒸気中の水滴の
速度は主流蒸気に比べ非常に小さい。その為、周速の高
い羽根先端部は、水）商の衝突によって侵食が起こる。

又、羽根の回転エネルギーは、水滴が羽根に衝突する際
のブレーキ損失によって減少することになる。この整置
を克服するために数多くの水滴除去装置が提案され、又
、実用化される。

従来の水滴除去装置の一例について第１０図〜第１２図
を用いて説明する。第１０図は従来のタービン段落構造
を示す断面図である。ケーシング（１）で固定されたノ
ズルダイアフラム■に通路部を形成するノズル■があり
、ケーシング（１）と同心で回転するホイール（イ）に
取付けられ通路部を形成する羽根■から成るタービン段
落において、水滴を含む湿り蒸気は、実線矢示のように
ノズル■から羽根（ハ）へと膨張し、下流に流れる。又
１通路部内の大きな水滴は、破線矢示のように羽根■の
遠心力で気吹き飛ばされる。

羽根■で飛散した水滴は、ノズルダイアフラム■に設置
したドレンキャッチャ−■によって回収されるが、回収
率が小さい為に後流段落のノズル■の先端部に残留の水
滴が流れ込みやすい、その為、更に、残留水滴を除去す
る目的で、第１１図に示すようにノズル■の翼内部を中
空にし、翼表面に複数の捕集孔■を設けて湿り蒸気を吸
込むと同時に水滴を回収する方法がある（例えば特開昭
５１−８５００８号）。

この方法では１羽根より飛散した水滴の半径方向速度が
高い為に、水滴回収率が悪く通路内の主流蒸気を多く吸
込まないと、期待した水滴量の回収が難しい、従って、
主流蒸気の流量が減少してタービン熱効率が低下するこ
とになる。第１２図はノズル■の上流に設けた中空のガ
イド■を設け。

通路内の水滴をガイド内部へ回収し外部へ導く方法であ
る（例えば実用開昭５３−１３３００３）、これは、ガ
イド０を取付ける為、支持棒（１０）が必要となるが、
その支持棒に水滴が附着し、大きな水滴となって、再度
ノズル■の通路内に流入する危険性がある。

（発明が解決しようとする問題点）この様に、水滴除去法として、種々の方法があるが、各
々問題がある。第１３図は、ノズル通路内での水滴除去
対策をしない場合における水滴の流れ様相を示す、ノズ
ル上流の水滴は、ノズル翼面の腹側及び背側に附着する
。一部の水滴は翼面ではねかえり矢示Ｙ、、Ｙ、のよう
に下流の羽根へ流入する。又、翼面に附着した水滴は、
翼面上に沿って流れノズル後縁端より大きな水滴となっ
て矢示Ｙ１のように噴出する。この場合、第１４図に示
すように、水滴は主流蒸気速度Ｃ２よりかなり小さい速
度Ｃ，ｄとる。その為に羽根（１１）の前縁部にほぼ周
速に近い高い速度Ｗ、ｄで衝突する。従って１羽根前縁
で侵食が生じると同時に、ブレーキ損失による回転エネ
ルギーの減少が起こる。

本発明の目的は、ノズル後流の羽根へ流入する水滴を減
少させることによって、侵食および衝突エネルギー損失
を防止することができる蒸気タービンの水滴除去装置を
提供することにある。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段）本発明による蒸気タービンの水滴除去装置は。

ノズル翼面の前縁部に羽根より飛散した水滴を回収する
溝状の凹凸又は平板を主流蒸気流れ方向に沿って設置し
、この溝状凹凸又は平板の後流端にノズル翼内部の水滴
捕集室に連通ずる回収孔を設けたことを特徴とするもの
である。

（作　用）本発明による蒸気タービンの水滴除去装置においては、
前段の羽根より飛散した水滴や主流蒸気中の水滴を溝内
へ導き、ノズル翼内へ回収し、ノズル後流の羽根へ流入
する水滴を減少させることによって侵食及び衝突エネル
ギー損失を防止することを特徴としている。

（実施例）以下に本発明について図面に示す実施例で説明する。ま
ず本発明による蒸気タービンの水滴除去装置を備えた第
１図の実施例において、湿り蒸気が通るノズルダイアフ
ラム（１２）の外輪に水滴捕集室（１３）を設ける。こ
の捕集室（１３）は、配管（１４ａ）によって、外部の
低圧部と連通させ、その配置（１４ａ）によって、外部
の低圧部と連通させ、その配管（１４ａ）の中間には制
御弁（１４）が取り付けられる。

又、ノズル（１５）の翼内部に第２図に示すように半径
方向に沿った導孔（１６ａ）、　（１６ｂ）を翼面の腹
側と背側附近に開け、水滴捕集室（１３）と連通させる
。

ノズル（１５）の翼面前縁部に主流蒸気の流れを乱さな
い様に蒸気流れに沿って複数の回収溝（１７）を付加し
、その後流に回収孔（１８）を設けて導孔（１６ｂ）と
連通させる。

この構造によって、ノズル（１５）の通路部と段落外の
低圧部が配管（１４ａ）および制御弁（１４）を介して
つながり、必要に応じ、ノズル通路部の湿り蒸気を排出
することが可能となる。

水滴除去装置を示す第１図では１段落内部の湿り度や水
滴の大きさを計測する為、各段落に圧力Ｐ０．Ｐ１．Ｐ
、の温度Ｔ、、Ｔ工の計測器を取り付け、内部の湿り度
をデータ集録装置によって算出する機能や羽根出口に液
滴プローブ（１９）が取り付けられ水滴径を直ちに計測
可能な液滴計を備えている。これらの集録装置や液滴計
のデータを基に例えば湿り度と水滴径から湿り率（水滴
除去装置なしの湿り度×水滴径をベース）を求め第３図
に示すように許容侵食量と湿り率より回収孔（１８）よ
り吸込む流量を決め、制御弁（１４）により流量コント
ロールする。

次にこのように構成した本発明による蒸気タービンの水
滴除去装置の作用を第４図、第５図および第６図を用い
て詳しく説明する。第４図はノズル（１５）の翼面腹側
に設けた回収溝（１７）と水滴の流れを示す。前段の羽
根より飛散した水滴（図示の破線矢印）は、旋回しなが
らノズル（１５）の先端部に流れ通路内へ入る。その際
水滴は回収溝（１７）を横切るとき溝面に当たり附着す
る。

その後、主流蒸気の流れと同一方向にある回収′ｒ４（
１７）の中を通り、主流蒸気の一部と共に回収孔（１８
）へ導かれ、大きな水滴が通路内より除去される。又、
第５図に示すように、主流蒸気中に％”ｌ、’＋；ａす
る大きな水滴は、拡大通路内で下流段落へ膨張する主流
蒸気の流れに追従できず分離し、回収溝（１７）の溝面
に附着することになる。

第６図は、本発明による蒸気タービンの水滴除去装置を
用いた場合のノズル通路内における水滴の流れ様相を示
すが、ノズル上流の水滴が翼面の腹側と背側に附着した
後、矢示Ｙ、、Ｙ、のように回収溝（１７）を通って回
収孔（１８）へ導かれることになり、後流の羽根部へ大
きな水滴が流入しないことを示す。第７図は、タービン
段落の出口湿り度分布を示しており、従来１羽根部口の
先端部で高い湿り度であったが１本発明の水滴除去によ
って湿り度が低くなり、水滴回数率が良好になることを
示す。

第８図および第９図は本発明の変形例である。

ノズル翼面の前縁部に主流蒸気の流れに沿って、半径方
向に複数の水滴回収板（２０）を取り付る。この水滴回
収板（２０）は、前述の第１図に示す回収溝（１７）の
凸部に相当し、同一の作用を有するものである。

〔発明の効果〕

以上で述べたように、本発明においては、ノズル翼面の
前縁部に主流蒸気の流れに沿って複数の回収溝あるいは
回収板を設置し、その後方の翼面上にある回収孔より水
滴を回収するよう構成したことにより、ノズル通路内の
水滴は後流の羽根へ流入することがなくなり羽根先端部
の侵食及び水滴の衝突による回転エネルギー損失が低減
でき。

＜＝頼性が高く熱効率の良い優れたタービンとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による蒸気タービンの水滴除去装置を
備えたタービン段落を示す断面図、第２図は本発明に使
用する水滴に使用する水滴回収部を備えたノズルの外形
斜視図。第３図は羽根の相対侵食ｈ（とノズル翼面より
の吸込流量の関係を示す特性図、第４図及び第５図は本
発明のノズル流路内における水滴回収の作用を説明する
ためのノズルの概略図、第６図は本発明の水滴除去装置
を備えたノズルにおける水滴の流れを示す概略図、第７
図は羽根出口における湿り度分布を示す説明図、第８図
は本発明の他の実施例を示すノズル通路の概略図、第９
図は第８図の他の実施例のノズル断面図、第１Ｏ図はド
レンキャッチャ〜を付加した従来のタービン段落を示す
断面図、第１１図は捕集孔を付加した従来のタービン段
落を示す断面図、第１２図は中空ガイドを付加した従来
のタービン段落を示す断面図、第１３図はノズル通路内
の水滴の流れを示す説明図、第１４図は水冷の速度を示
す説明図である。１・・・ケーシング　　２，１．２・・・ノズルダイア
フラム３．７．１５・・・ノズル　　４・・・ホイール
５．１１・・羽根　　　　６・・・ドレンキャッチャ−
８・・・捕集孔　　　　９　・中空ガイド１０・支持棒
　　　　１３・・水層捕集室１４・・制御弁　　　　］
、４ａ・・配管１６ａ、１６ｂ・・・導孔　　１７・・
・回収溝１８・・・回収孔　　　　１９・・・液滴プロ
ーブ２０・・・水滴回収板（８７３３）　　代理人　弁理士　猪　股　祥　晃（は
が１名）第　ＩＷＪ第　２　図３１；３　　凹第４図茅　５ＷＪＹ２　　　　　　　　’ｌ＋茅　６　　図第　７′ｒｇＪ第３月第　ｑｒｇＪ是　ｆｌ　　図＄　　１２　　区

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ノズル翼面の前縁部に羽根より飛散した水滴を回
収する溝状の凹凸又は平板を主流蒸気流水方向に沿って
設置し、この溝状凹凸又は平板の後流端にノズル翼内部
の水滴捕集室に連通する回収孔を設けたことを特徴とす
る蒸気タービンの水滴除去装置。
（２）水滴捕集室を制御弁を有する配管を通してノズル
通路外へ導き、その制御弁の開度を段落内に設けた液滴
プローブ、圧力計および温度計の計測値の水滴径と湿り
度とから求めた制御値に応じて制御することにより回収
孔より吸込む蒸気流量をコントロールするよう構成した
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の蒸気ター
ビンの水滴除去装置。