JPS63186905A - 再熱タ−ビンのロ−タ冷却装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は再熱タービンのロータ冷却装置に係り、特に発
電プラントの変圧運転時においても充分な冷却効果を上
げることができるようにした再熱タービンのロータ冷却
装置に関する。

（従来の技術） 一般に、発電プラント用蒸気タービンにおいては、高圧
段落部で仕事を行なった蒸気をボイラに戻しボイラ内の
再熱器により再熱し、この再熱蒸気を中圧段落部に供給
して仕事を行なわせるようにした再熱タービンが採用さ
れている。

第４図は上記再熱タービンの概略を示すもので、二重ケ
ーシング構造のケーシング１内には高圧段落部２および
中圧段落部３が配設され、また高圧段落部２および中圧
段落部３の各動翼を備えたロータ４が図示しない軸受で
支持されている。図示しないボイラによって高温、高圧
化された作動蒸気は、外部ケーシング５の中央部に設け
られた蒸気入口管６から高圧段落部２のノズルボックス
７内に流入し、ノズルポックスフ出口部の静Ｗ８で増速
されて動翼９に流入し、ここで作動蒸気の速度エネルギ
がロータ４の回転力に変換される。そしてこの作動蒸気
は動ｇ９から流出し、さらに次の段落に流入して同様の
動作が繰り返される。さらに高圧段落部２の各動翼で仕
事をした蒸気は排気蒸気として排気部１０から流出し、
この排気蒸気は図示しない排気管を介してボイラに戻さ
れ、ボイラ内の再熱器により再加熱されたのち再熱作動
蒸気として中圧段落部３の人口部１１に導かれる。そし
てこの再熱作動蒸気は、中圧段落部３の各動翼で仕事を
してロータ４を回転させながら下流側へと流出する。

従来、このように構成された再熱タービンにおいて、高
温蒸気の雰囲気中にあるロータ４、特に中圧段落部３の
ロータ部４ａを冷却するために、ノズルボックス７より
漏洩した作動蒸気を高圧段落部２と中圧段落部３との間
の中間グランドパツキン部１２を通過させ、この通過の
際の蒸気の膨張および温度低下現象を利用して低温の漏
洩蒸気を中圧段落部３のロータ部４ａに導いていた。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、近年の発電プラントは、高効率化の点から蒸
気条件の向上が図られるとともに、より経済的かつ需給
調整機能に優れた変圧運転方式で稼働されるようになっ
ている。このため高温蒸気に晒されるロータはより厳し
い条件下におかれることになり、特に変圧運転方式によ
り負荷調整を行なう発電プラントの再熱タービンにおい
ては、従来の冷却方式では設計点近傍の運転領域のみ充
分な冷却効果が得られ、設計点から外れた部分負荷時の
冷却効果が不充分でクリープによるロータの曲りが発生
するという問題があった。

すなわち、第５図の蒸気線図に示したように、中間グラ
ンドパツキン部１２を通過する蒸気の設計点近傍の状態
Ａと部分負荷時の状態Ｂとを比較すると、設計点近傍Ａ
における中間グランドパツキン部の人口部の蒸気状態は
、等圧線１３と等温線１４との交点１５となり、この状
態より蒸気が膨張し、中間グランドパツキン部通過後の
蒸気状態は圧力が等圧線１６まで降下するとともに温度
が等圧線１６との交点１７まで降下する。これに対して
、変圧運転によりタービン入口の蒸気状態が設：１一点
と比較して圧力が低くかつ温度が同じ部分負殉時Ｂにお
ける中間グランドパツキン部１２の入口部の蒸気状態は
、等圧線１８と等温線１４との交点１９となり、中間グ
ランドパツキン部通過後の蒸気状態は圧力が等圧線２０
まで降下するとともに温度が等圧線２０との交点２１ま
で降下する。しかして上記蒸気線図から明らかなように
、設計点近傍Ａと部分負荷時Ｂにおける温度降下量に大
きな差が生じ、部分負荷時Ｂは中間グランドパツキン部
１２を漏洩する蒸気の温度降下量が小さいので、充分な
冷却効果を上げることができないという問題があった。

そこで本発明は上述した従来技術が有する問題点を解消
し、変圧運転時においても中間グランドパツキン部より
中圧段落部のロータ部に導かれる蒸気温度が低温となり
、充分な冷却効果をにげろことができるようにした再熱
タービンのロータ冷却装置を提供することを目的とする
。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明は、高圧段落部の排
気蒸気を中間グランドパツキン部に導く蒸気供給管を設
けるとともに、この蒸気供給管の管路上に制御装置によ
り開度が設定される流量調整弁を設け、中間グランドパ
ツキン部を通過した作動蒸気と蒸気供給管により導かれ
た排気蒸気とを混合させて中圧段落部のロータ部に導く
ようにしたことを特徴とするものである。

（作　用） 上記構成に基づいて本発明の詳細な説明すると、高圧段
落部で仕事をして低温となった排気蒸気を、その蒸気量
を流量調整弁で調整しながら蒸気供給管を介して中間グ
ランドパツキン部に導き、中間グランドパツキン部を通
過した作動蒸気と混合させたから、中圧段落部のロータ
部に導かれる中間グランドパツキン部からの漏洩温度を
充分に降下させることができ、全ての負荷状態において
効果的かつ効率的なロータ冷却を行なうことができる。

（実施例） 以下、本発明による再熱タービンのロータ冷却装置の一
実施例を図面を参照して説明する。なお、従来と同一部
分には同一符号を用いる。

第１図において符号］は外部ケーシングおよび内部ケー
シングからなる二重ケーシング構造のケーシングを示し
、ケーシング１内には再熱タービンの高圧段落部２およ
び中圧段落部３が配設されるとともに高圧段落部２およ
び中圧段落部３の各動翼を備えたロータ４が図示しない
軸受で支持されている。ケーシング１内の高圧段落部２
と中圧段落部３は、高圧段落部の内部ケーシング２５の
端壁２５ａと、この端壁２５ａとロータ４との間に設け
られた中間グランドパツキン部１２とにより区分されて
おり、ケーシング１内を流れる作動蒸気の流れが高圧段
落部２と中圧段落部３とでは逆方向になっている。すな
わち、外部ケーシング５の中央部に設けられた蒸気入口
管６から流入した作動蒸気は、始めに高圧段落部２を流
れそこで仕事をして低温の排気蒸気となって排気部１０
から流出し、図示しない排気管を介してボイラに戻され
、再加熱されたのち再熱作動蒸気として中圧段落部３の
人口部１１に導かれ、中圧段落部３を高圧段落部と逆方
向に流れるようになっている。

ここで、高圧段落部２のノズルボックス７より漏洩した
作動蒸気の一部は図中矢印ａで示したように中間グラン
ドパツキン部１２に導かれるようになっており、この漏
洩蒸気が中間グランドパツキン部１２を通過する際の膨
張および温度低下現象を利用して、低温の漏洩蒸気を中
圧段落部３のロータ部４ａに導き、ロータを冷却してい
る。

また、本発明では上述した構成に加えて、高圧段落部２
の排気部１０と中間グランドパツキン部１２との間に蒸
気供給管２６が設けられており、この蒸気供給管２６の
一端２６ａが」二記排気部］０に開口するとともに他端
２６ｂが内部ケーシングの端壁２５ａおよび中間グラン
ドパツキン部１２を通して中間グランドパツキン部１２
の中圧段落部側端部に開口している。さらに上記蒸気供
給管２６の管路上には、制御装置２７により開度が設定
される流ＥＪＩ整弁２８が設けられており、上記制御装
置２７にはライン２９を介して発電機端出力信号が入力
されるとともにライン３０を介して中間グランドパツキ
ン部の出口部１２ａの蒸気温度信号が入力され、また制
御装置２７からライン３１を介して弁開度信号が出力さ
れるようになっている。

しかして、高圧段落部２で仕事をした低温の排気蒸気は
、図示しない排気管を介してボイラに戻されるとともに
図中矢印すで示したように１−記蒸気供給管２６を介し
て中間グランドパツキン部１２に導かれ、蒸気供給管の
開口端２６ｂから流出して中間グランドパツキン部１２
に流入してくる漏洩蒸気と混合される。そしてこの混合
により蒸気温度を充分に降下させることができ、この低
温化した混合蒸気を中圧段落部３のロータ部４ａに導く
ことによりロータを効果的に冷却することができる。

ここで上記混合蒸気の温度を調整し、必要最小限の混合
蒸気をロータ部４ａに導いてより効率的な冷却を行なう
ために蒸気供給管２６上の流量調整弁２８を調整する。

すなわち、第２図に示したように、制御装置２７の入力
装置３２に中間グランドパツキン部の出口部１２ａの測
定された混合蒸気温度および発電機端出力を人力すると
、弁開度演算装置３３が測定混合蒸気温度と目標混合蒸
気温度との差および発電機端出力に基づいて予め演算装
置３３が記憶している第３図に示した弁開度曲線より最
適弁開度を決定し、この最適弁開度に基づいて出力装置
３４が流量調整弁２８に弁開度信号を出力するようにな
っている。そして、この弁開度信号により流ｉ：ｑ整弁
２８が最適弁開度に５！ｌ整されて蒸気供給管２６内を
流れる低温の排気蒸気の蒸気量が：Ａ整され、この：Ａ
整された排気蒸気と中間グランドパツキン部を通過した
漏洩蒸気を混合することにより中圧段落部３のロータ部
４ａに導かれる混合蒸気の温度を任意に調節でき、発電
機の全ての負荷状態においてロータを効果的かつ効率的
に冷却することができ、従来の冷却蒸気温度に起因して
いたロータクリープ等の発生を抑えることができる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、高圧
段落部の排気蒸気を中間グランドパツキン部に導く蒸気
供給管を設けるとともに、この蒸気供給管の管路上に制
御装置により開度が設定される流ｆｆ１２１整弁を設け
たから、中間グランドパツキン部を通過した漏洩蒸気と
蒸気供給管により導かれた排気蒸気との混合により、中
圧段落部のロータ部に導かれる混合蒸気の温度を任意に
調節でき、定格運転時のみならず変圧運転時においても
ロータを効果的かつ効率的に冷却することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による再熱タービンのロータ冷却装置を
備えた再熱タービンの縦断面図、第２図は」−化ロータ
冷却装置の制御装置を示すブロック線図、第３図は上記
制御装置内に記憶されている弁開度曲線図、第４図は従
来の再熱タービンの縦断面図、第５図は従来の再熱ター
ビンの中間グランドパツキン部における蒸気線図である
。 １・・・ケーシング、２・・・高圧段落部、３・・・中
圧段落部、４・・・ロータ、５・・・外部ケーシング、
６・・・蒸気入口管、１０・・・高圧段落部の排気部、
１１・・・中圧段落部の入口部、１２・・・中間グラン
ドパツキン部、２５・・・内部ケーシング、２６・・・
蒸気供給管、２７・・・制御装置、２８・・・流量調整
弁。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 茶　ｆ　国 蔓２図 泰　３　盾

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、高圧段落部のノズルボックスより漏洩する作動蒸気
   を、高圧段落部と中圧段落部との間の中間グランドパッ
   キン部を通過させて中圧段落部のロータ部に導き、この
   ロータ部を冷却するようにした再熱タービンのロータ冷
   却装置において；上記高圧段落部の排気蒸気を上記中間
   グランドパッキン部に導く蒸気供給管を設けるとともに
   、この蒸気供給管の管路上に制御装置により開度が設定
   される流量調整弁を設け、中間グランドパッキン部を通
   過した作動蒸気と蒸気供給管により導かれた排気蒸気と
   を混合させて中圧段落部のロータ部に導くようにしたこ
   とを特徴とする再熱タービンのロータ冷却装置。 ２、上記制御装置は、混合蒸気温度信号と発電機端出力
   信号とが入力する入力装置と、上記入力信号に基づいて
   最適弁開度を決定する弁開度演算装置と、上記決定され
   た弁開度信号を弁装置に出力する出力装置とからなるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の再熱ター
   ビンのロータ冷却装置。