JPS62267506A - 蒸気タ−ビンのケ−シング - 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】 ［発明の目的１ （産業上の利用分野） 本発明は蒸気タービンのケーシングに係り、とくにｉ蒸
気圧力・温度を従来より高めた、いわゆる超高圧高温タ
ービンの内部ケーシングを改良した蒸気タービンのター
ーシングに関する。

（従来の技術） 小梁用蒸気タービンの入口蒸気圧力ならびに温度は、リ
ーイクルの効率面から高い方が望ましいが、材料強度上
の制約などの理由により、いくつかの例外を除いては２
４６ｋｃ＋／ｃｍ２　、　５３８°Ｃが永年にわたり採
用されてきた。近年になってプラントの高効率化の要請
がますます高まってきたことから、主蒸気条件を従来よ
り高めて蒸気タービンの効率を向上させようとする研究
が行なわれ、入口温度を５９３°Ｃ％　イし６５０°Ｃ
２入ロ圧力を３１６ｋＣＩ／Ｃｍ２ないし３５２ｋｇ／
　ｃｍ２まで高めたプラントが提案されている。

従来の蒸気タービンの高温部に使用されていた材料は、
Ｃｒ−）１ｏ−Ｖ鋼や１２Ｃｒ鋼のようなフェライト系
の鋼が中心であるが、その使用上限温度は６００℃程度
とされており、これより高温の部分にはＳＯ３３１６、
Ａ　２８６のようなオーステナイト系耐熱鋼が採用され
るのが一般的趨勢である。

超高圧高温タービンの主蒸気入口部にある超高圧セクシ
ョンは、通常、ケーシングを内部と外部の二重ケーシン
グ構造とすることが多いが、主蒸気温度６５０℃のター
ビンなどでは、とくに条件のきびしい内部ケーシングは
耐熱強度のすぐれたオーストナイト鋼で製作する必要が
生じる。第３図は従来の超高圧高温タービンの例を示し
たもので、６がオーステナイト鋼の内部ケーシングであ
る。

外部ケーシング５の主蒸気入口部７も高温となるが、蒸
気冷却等の手段を用いれば外部ケーシングはフェライト
系の？、１１’３１で製作することが可能でおる。

（発明が解決しようとする問題点） ところでオーステナイト鋼は高温強度において従来の材
料よりも優れていることは明白であるが、製造可能な最
大鋼塊の重量か他の鋼種とくらべて小さいなど、製造性
の而で不利がある。とくに強度の優れた鋼種において鋼
塊重母を大きくとれないことが多いため、充分な強度を
有する内部ケーシングを製作しようとすると限界重重以
上となってしまうケースが発生する。

またオーステナイト鋼は材料価格が高いため、Ａ−ステ
ナイト製の内部ケーシングをもつタービンはフェライト
鋼の内部ケーシングをもつタービンに較べ価格が高くな
る。ざらに、オーステナイト鋼は熱伝導率がフェライト
鋼よりも小さく、線膨張係数は逆に大きいため、大形の
ケーシングとすると温度分布の不均一による熱変形や、
軸方向の膨張によるロータとの伸び差が大きくなるなど
の不利が生じる。

本発明はこれら超高圧高温タービンの問題点を解決し、
製造性に優れ、タービンの価格を低減し、ケーシングの
熱変形やロータとの伸び差を減少して信頼性の高い蒸気
タービンのケーシングを提供しようとするものである。

［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ケーシングにおいては、内
部ケーシングを分割構造とし、主蒸気入口に近い内部ケ
ーシングをオーステナイト鋼で、蒸気出口に近い内部ケ
ーシングをフェライト鋼で製作したことを特徴とする。

（作　用） タービン内部は、蒸気が各段落を通過する間に次第に圧
力、温度が下がるため、入口蒸気温度が６５０’Ｃなど
フェライト鋼の使用限界を超える場合でも、２〜３段落
を通過した後では蒸気温度はフェライト鋼の使用可能温
度となる。本発明では蒸気温度がフェライト鋼の使用限
界以上の部分の内部ケーシングをオーステナイト鋼で製
作し、それより下流の部分の内部ケーシングはフェライ
ト鋼で製作する。これによってオーステナイト鋼のケー
シングを小形化し製造性を大幅に向上するとともに価格
を低減することができる。オーステナイト鋼ケーシング
の軸方向長ざが短くなることで、熱膨張による熱変形や
ロータとの伸び差の影響を減少することができ信頼性も
向上する。

（実施例） 以下、添付図に示す本発明の一実施例について説明する
。第１図は超高圧高温タービンの主蒸気入口に位置する
超高圧セクションを示したものである。ノズルボックス
４．静１Ｊ３ｂ〜３ｄ、ロータ１に取付けられた動Ｗ２
ａ〜２ｄにより蒸気通路部が形成され、これを内部ケー
シング６ａ　、　６ｂがとり囲み、ざらに外部ケーシン
グ５がとり囲んでいる。

本発明の特徴とするところは、内部ケーシングが６８，
６ｂのように分割構造となっているとともに、蒸気入口
部７に近い入口側内部ケーシング６ａＩａＡ−ステナイ
ト鋼で、蒸気出口部８に近い出口側内部ケーシング６ｂ
はフェライト鋼により作られている点にある。ざらに筒
内部ケーシング６ａ　、６ｂの接続部はタービン中心軸
１１方向の動きを拘束するが半径方向の動きは互いに許
容しうるＪ：うタービン中心ｌ１ｌ１１１１１に垂直な
接合面９ａ又は９ｂで接触する構）告となっている。

次にこのように構成された本発明による蒸気タービンの
ケーシングの作用の詳細を説明する。ボイラより供給さ
れる主蒸気は、蒸気入口部７よりタービンに導入され、
ノズルボックス４を経て蒸気通路部２ａ　、３ｂ・・・
に導かれる。蒸気は各段落において膨張し、仕事を発生
すると同時に水からの圧力、温度を次第に下げ、蒸気出
口部８よりケーシング外へ排出されて、次のタービンセ
クション又はボイラの再熱器へ送られる。

いま入口蒸気温度が例えば６５０℃などのように、フェ
ライト鋼の使用限界温度を超えている場合、ノズルボッ
クス４や第１段動Ｅ？２ａなどに面する入口側内部ケー
シング６ａの内面は入口蒸気温度に近い高温となってい
るため、入口側内部ケーシング６ａは耐熱強度の高いオ
ーステナイト鋼で作られている。

前述のように蒸気は段落を通過するごとに温度が下がり
、動静翼設計によっても異なるが第２段落あるいは第３
段落の出口においては蒸気温度はフェライト鋼の使用限
界温度以下になっているのが通常である。これより下流
の段落に相対する出口側内部ケーシング６ｂは、内面に
おいてもフェライト鋼の使用限界温度以下であるため、
フェライト鋼を材料としても強度上の問題は生じない。

側内部ケーシング６ａ、６ｂの接続部は、タービン軸に
垂直な接合部９ａ又は９ｂにおいて全周にわたって接触
しており、軸方向の相互の動きを拘束するとともに、蒸
気通路部から内部ケーシングの外へ蒸気が洩れることを
防止している。両者の内部ケーシング５ａ、６ｂはター
ビン中心軸１１に平行な面では接触していないので、半
径方向の動きを互いに拘束することはない。したがって
、両者の材料の違いによる線膨張係数の差および湿度差
によって半径方向の変位量が互いに異なっても、両者間
で付加的な力か発生することはない。

なお内部ケーシング５ａ、５ｂはそれぞれ、上下方向心
よび左右方向の位置を固定する支持部材を有すると共に
、内部ケーシング５ａ、５ｂのいずれかに軸方向位置を
固定する支持部材（いずれも図示せず）が付くが、これ
らは従来の蒸気タービンの内部ケーシングの支持方法に
準じたものでよく、特殊な構造は必要としない。

以上水したように内部ケーシングを分割構造とし、入口
側内部ケーシング６ａのみオーステナイト鋼で装作する
ことにより次のような利点がおる。

まずオーステナイト鋼ケーシングの軸方向長さを第３図
に示す従来のタービンに較べ大幅に短くすることが可能
で、これに伴い素材重量も大幅に減少できるため、従来
は造塊可能重量を超えるため製作が困難であった材料で
の製作が可能となる等、製造性において顕著な改善を行
うことができる。

次に材料価格の高いオーステナイト鋼の重量を減少でき
る一方、内部ケーシング５ａ　、５ｂを合計した重量は
従来の第３図に示すタービンの内部ケーシング６の重量
とさほど変わらないため、全体としてタービンの価格を
低減することができる。

またオーステナイ１へ鋼はフェライト鋼にくらべて熱伝
導率が小さい反面、線膨張係数が大きいため、部分送入
時などの温度分布の不均一に対して熱変形を生じやすい
とされるが、内部ケーシングの軸方向長さを短くし、内
部ケーシング６ａ、　６ｂが独立して上下、左右方向の
支持部材を有することによって、熱変形にもとづくケー
シング端での半径方向の変位量を小ざくすることができ
、内部ケーシングに支えられるノスルダイアフラム１２
のパツキンがロータ１と接触する危険を減少できる。

オーステナイト鋼ケーシングの軸方向長さを短くするこ
とは、軸方向の膨張による変位量を減少できるため、軸
方向の伸び差によるロータと静止部との接触の危険をも
減少することができ、いずれも信頼性の向上につながる
。

第２図は本発明の他の実施例で、内部ケーシングを６ａ
、５ｂに分割し、入口側内部ケーシング６ａをオーステ
ナイト鋼で、出口側内部ケーシング６ｂをフェライト鋼
で作ることは第１図の実施例と同じで必る。本実施例で
は内部ケーシング６ａ、６ｂはタービン中心１１１Ｉｂ
１１に垂直な面９において互いに接し、ボルト１０によ
り結合されており、接合部より蒸気が漏洩するのを防止
するとともに、半径方向の変位は互いに拘束しないよう
になっている。本実施例の発明の作用、効果は第１図の
実施例と同様である。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、内部ケーシングをオ
ーステナイト鋼で作った蒸気入口側内部ケーシングとフ
ェライト鋼で作った蒸気出口側内部ケーシングとに分割
して構成したことにより、従来の超高圧高温タービンの
問題点を解決し、製造性に幻れ、価格を低減するととも
に、内部ケーシングの熱変形やロータとの伸び差の影響
を減少して、信頼性の高い蒸気タービンを（ｑることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の蒸気タービンのケーシングの一実施例
を示す断面図、第２図は本発明の別の実施例を示す断面
図、第３図は従来のケーシングを示す断面図である。 １・・・ロータ、　　　　　２・・・動翼３・・・静翼 ４・・・ノズルボックス ５・・・外部ケーシング ６ａ・・・入口側内部ケーシング ６ｂ・・・出口側内部ケーシング ７・・・蒸気入口部 ８・・・蒸気出口部 ９・・・内部ケーシング接合面 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　三俣弘文

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）タービンロータ、動翼、静翼などを収納し、入り
   口蒸気が供給される内部ケーシングと、これらをとり囲
   む外部ケーシングを有する蒸気タービンのケーシングに
   おいて、内部ケーシングを蒸気入口部に近い入口側内部
   ケーシングと、蒸気出口部に近い出口側内部ケーシング
   とによって構成し、その入口側内部ケーシングをオース
   テナイト鋼により、出口側内部ケーシングをフェライト
   鋼により製作したことを特徴とする、蒸気タービンのケ
   ーシング。
2. （２）入口側内部ケーシングと出口側内部ケーシングを
   、タービン中心軸に垂直な面で接続することによって、
   接続部における両者の半径方向の変位を拘束しないよう
   な構造としたことを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載された蒸気タービンのケーシング。