JPS63230904A - 蒸気タ−ビン翼の強制冷却装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、蒸気タービンの翼を冷却する装置に係り、特
に、最終段落近傍の動翼を冷却するに好適なものである
。

〔従来技術〕

蒸気タービン翼の冷却に関する技術としては、特公昭４
４−２４１６１及び特公昭４５−３５６２が公知である
。

これらの公知技術は１．高圧、中圧段落の冷却を目的と
している。これら高圧、中圧段落は低圧段落に比して温
度条件が過酷だからである。

上記公知技術においては自段落あるいは、後流側段落の
蒸気を車間部に流入させる構造となっている。

又、低負荷時の低圧タービン排気室の温度上昇に対して
は、排気空白に水散布用のスプレを設置し、低負荷時の
風損による温度上昇に対してはスプレ水により温度を低
減し排気室及び最終段落バケットの過熱を防止している
。

しかし、最終段落前段のバケットについては、温度上昇
について格別の配慮は為されていなかった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前記従来技術は、タービン負荷の低負荷時に、最終段落
の前段落バケット根元部が、長翼バケットの採用により
最終段落バケット同様に、根元部に滞留あるいは旋回し
ている蒸気に起因する温度上昇に対し配慮されておらず
、バケット根元部の昇温による材料強度低下の問題があ
った。

第７図は従来例における低圧タービンの最終段落付近の
断面図である。この従来例の低圧タービンは、タービン
全体を覆う外部ケーシング７と、上記外部ケーシング７
の内側にあって、ダイヤフラム９，９′を強固に支持す
る内部ケーシング８、及び、回転子１０を主な構成要素
としている。

前記ダイヤフラム９は、内部ケーシング８に支持される
外輪９ａ、蒸気流路であり、蒸気流速を増加させる複数
のノズル９ｂ、ノズル９ｂと回転子１０の中間に位置し
、回転子との間隙部からの蒸気漏洩を防止するラビリン
スパツキン１１を有する内輪９ｃより成り、前記回転子
１０は、回転子羽根車１０ａの上にノズル９ｂからの蒸
気を受は回転力を生じるバケット１０ｂを持つ。

蒸気タービン段落はノズル９ｂとバケット１０ｂで１段
落を形成し、排気室１２の前に、最終段落のダイヤフラ
ム９−０．バケット１０−０を設けるとともに、その前
段に同様に最終段落前段ダイヤプラム９−１．及び最終
段落前段バケット１〇−１が配置されている。

低圧タービンの最終段落バケット１０−０には、２３イ
ンチあたりから５２インチを越える長翼が採用される。

排気室１２に捨てる熱量を減少させて、出力及び性能の
向上を図るため長翼の使用は有効であるが、長翼の採用
に伴って、最終段落前段のバケット９−１の翼長も増大
する。

低負荷時における低圧タービン最終段落付近の蒸気流れ
は、蒸気流量の不足から、バケット１０ｂ先端付近のみ
矢印１３の如くになり、バケット根元部１５では、滞留
、逆流１４が生ずる。この滞流蒸気１４がバケット１０
ｂの回転により、いわゆる風損を生じて加熱され、バケ
ット１０ｂ根元部１５が加熱されることとなる。

最終段落バケット１０ｂに対しては、排気室１２の温度
上昇により作動する水スプレ装置１６のスプレ水により
排気室１２が冷却される。即ち、上記の水スプレによっ
て生じた冷却蒸気は、逆流１４に巻込まれ、根元部の温
度上昇は低減される。

しかし、最終段落前段バケット１０−１の根元部は前記
排気室スプレ１６により冷却されることがほとんどなく
、風損により温度上昇を招き、バケット１０−１に作用
する蒸気力、遠心力に対する強度低下が問題となる。

本発明は上述の事情に鑑みて為されたものであって、最
終段落近傍のタービン翼、特に、長翼のバケットの根元
付近を有効に冷却し得る冷却装置を提供することを目的
とする。

〔問題点を°解決するための手段〕

上記の目的は、最終段落の前段落バケット冷却に最適な
蒸気を、グランド蒸気ヘッダあるいは、補助蒸気ヘッダ
を蒸気源とする蒸気と、水配管から供給される水とを混
合して、最適圧力、温度の蒸気とし１本蒸気を、ダイヤ
フラム内軸あるいはノズルに導く蒸気配管を設置し、最
終段落の前段バケット根元部に冷却蒸気が流入できる構
造とすることにより達成される。

上述の冷却システムをして実効あらしめるために欠くこ
との出来ない具体的な構成として、本発明の冷却装置は
、ケーシングと、上記ケーシング内で回転可能に支承さ
れた回転子と、ケーシングに取り付けられたダイヤフラ
ムと、回転子に取り付けられたバケット翼とを有する多
段形の蒸気タービンに適用されるものであって、前記の
ケーシングを貫通してダイヤフラム内を通り、回転子中
心軸に接近する方向に向かう蒸気流路を設け、上記蒸気
流路の先端を最終段又はその前後のダイヤフラムの内輪
近傍に開口せしめ、かつ、前記蒸気流路に冷却用蒸気を
供給する手段を設けたことを特徴とする。

〔作用〕

上記のように構成した冷却装置によれば、最終段落の前
段バケット根元部の温度上昇を低減するため、外部蒸気
源から最適温度に制御された冷却蒸気を、前記バケット
の前にあるダイヤフラム内輪から車間部に噴出させ、蒸
気流路に噴出すことによりバケット根元を冷却すること
が出来る。

本発明を実施する際、前記バケットの前にあるノズルか
らバケットに前記冷却蒸気を噴出させて冷却しても良い
、さらに別な方法として、前記バケットの後方（つまり
は最終段落ダイヤフラム内軸）から前記バケットの回転
子部に前記冷却蒸気を噴出させ、段落流路内に噴出した
蒸気が、根元部付近の逆流により前記バケット根元部を
冷却することも出来る。

〔実施例〕

以下に本発明の実施例を、添付図面を参考して説明する
。

タービン発電設備として火力発電設備を例にとると、第
６図に示すようにボイラ１で発生した高温、高圧蒸気は
、高圧タービン２に流入し、仕事をし再度ボイラ１で加
熱され、中圧タービン３へ流入し、最後に低圧タービン
４から復水器５に回収され、給水加熱器６で、ある程度
温度が上げられボイラ１に供給されるサイクルとなる。

低圧タービン４の最終段落付近の構造を第１図に示す。

この実施例は前述の従来例に本発明を適用して改良した
１例であって、本例を示す第１＠において前記例冷却手
段の無い例（第７図）と同様の図面番号を付したものは
、前記の例におけると同様乃至は類似の構成部分である
。

次に、前記の例に比して異なる点につき説明する。

最終段落前段のダイヤフラム９−１には、外部ケーシン
グ７、内部ケーシング８を通って、ダイヤフラム外輪９
ａ、ノズル９ｂから内輪９ｃに至る蒸気配管１７を設け
る。前記ダイヤプラム内輪９ｃには、前記蒸気配管１７
からの冷却蒸気１８を前記ダイヤフラム内輪９ｃと回転
子羽根車１０ａとの車間部２０−１に噴出させる噴出口
１９を設ける。前記噴出口１９からの冷却蒸気２１は、
前記車間部２０−１から、最終段薄削段のバケット１０
−１根元部１５に流入し、冷却作用をする。

本第１図では、噴出口１９が、後流側の車間部２０−１
に向けて開口しているが、上流側の車間部２０−２に向
けて開口させてもよい。

前記蒸気配管１７から導入される冷却蒸気１８は、第２
図に示されるように、グランド蒸気ヘッダ、補助蒸気ヘ
ッダ等の蒸気源２２から供給され、この蒸気系統には、
止弁２３．流量測定器２４゜圧力調節弁２５を設けると
ともに、水配管２６からの水と蒸気源２２からの蒸気と
を混合して適温とする減温器２７及び流量調節弁２８を
設ける。

前記水配管２６には、止弁２９及び流量調節弁３０を設
ける。本系統は、タービン側の負荷信号３１を基に、冷
却蒸気の圧力信号３２．温度信号３３、水配管の圧力信
号３４．温度信号３５．冷却蒸気の流量信号３６の各信
号を演算制御装置３７に取込み、蒸気系の止弁２３．圧
力調節弁２５、流量調節弁２８及び水系の止弁２９．流
量調節弁３ｏを制御し、最適蒸気として強制冷却用の蒸
気配管１７からタービン内へ供給される。

第３図は前記と異なる実施例である。ダイヤプラム９は
一般に上下２分割にされているので、本例はタービン内
への前記冷却蒸気配管エフを上下両方からダイヤフラム
内輪９ｃまで設置し、内輪９ｃ内には円周方向流路３８
があり１円周方向を等分する蒸気噴出口１９を設けであ
る。上記蒸気噴出口１９が円周方向に等分にあることか
ら、噴出口１９からの冷却蒸気はバケット根元部１５（
第１図）に均一に流入し、均一な冷却効果が得られると
同時に、ダイヤフラム９９回転子１０への部分的冷却に
よる変形を防止できる。

第４図は更に異なる実施例であり、最終段落の前段ダイ
ヤフラム９−１のノズル部９ｂに、最終段落の前段バケ
ット１０−１方向に冷却蒸気用配Ｉｒ！１７と連絡する
噴出口３９を持つ、前記噴出口３９は回転子１０の軸中
心方向に設けても良く。

また軸中心方向と平行に設けてもよい。本実施例によれ
ば、前記バケット１０−１の根元部１５に直接冷却蒸気
４０を噴出することができ、低負荷時のバケット根元部
１５の過熱防止となる。

第５図は本発明の、更に異なる実施例である。

冷却蒸気用配管１７を最終段落ダイヤフラム９−０に導
き、前記ダイヤフラムの内輪９ｃから、前記ダイヤフラ
ム９Ｃと、最終段落の前段回転羽根１０ａとの車間部２
２−０に噴出する噴出口１９とを設けである。この実施
例によれば、最終段落ダイヤプラム内輪９ｃの冷却蒸気
噴出口１９から噴出された蒸気は前記車間部２２−０か
ら蒸気流路方向に流れ（矢印２１）、最終段落の前段落
バケット１０−１根元部１５への逆流蒸気１４に同伴さ
れ、前記バケット１０−１根元部１５を冷却できる。

〔発明の効果〕

本発明を適用すると、最終段落近傍のタービン翼の根元
部を有効に冷却することが出来、特に長翼のバケット翼
の根本部を冷却するに適している。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例を示し、低圧タービン最終段
落及びその前段落付近の断面図である。 第２図は、冷却蒸気系統図である。第３図乃至第５図は
それぞれ前記と異なる実施例の説明図である。第６図は
タービン設備の系統図である。第７図は従来例の段落構
造を示す断面図である。 ７・・・外部ケーシング、８・・・内部ケーシング、９
・・・ダイヤフラム、９ａ・・・外軸、９ｂ・・・ノズ
ル、９ｃ・・・内軸、１０・・・回転子、１０ａ・・・
回転羽根車、１０ｂ・・・バケット２１７・・・蒸気配
管、１９・・・噴出口、９−１・・・最終段落前段ダイ
ヤフラム、１０−１・・・最終段落前段バケット、９−
０・・・最終段落ダイヤフラム、１０−Ｏ・・・最終段
落バケット。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ケーシングと、上記ケーシング内で回転可能に支承
   された回転子と、ケーシングに取り付けられたダイヤフ
   ラムと、回転子に取り付けられたバケット翼とを有する
   多段形の蒸気タービンにおいて、前記のケーシングを貫
   通してダイヤフラム内を通り、回転子中心軸に接近する
   方向に向かう蒸気流路を設け、上記蒸気流路の先端を、
   当該蒸気タービンの最終段、及び最終段前後の少なくと
   も何れか一方のダイヤフラムの内輪近傍に開口せしめ、
   かつ、前記蒸気流路に冷却用蒸気を供給する手段を設け
   たことを特徴とする、蒸気タービン翼の強制冷却装置。 ２、前記の蒸気流路は、ダイヤフラムの上方から及びダ
   イヤフラムの下方から、それぞれダイヤフラムの内輪に
   向けて設けられたものであり、かつ前記蒸気流路の先端
   開口部はダイヤフラムの内輪に周方向に列設されている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載した、蒸
   気タービン翼の強制冷却装置。 ３、前記蒸気流路の先端開口部は、当該蒸気タービンの
   中心軸と平行な方向よりも、該中心軸と接近する方向に
   開口していることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
   記載した、蒸気タービン翼の強制冷却装置。 ４、前記蒸気流路の先端開口部は、当該蒸気タービンの
   中心軸と平行な方向に開口していることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載した、蒸気タービン翼の強制
   冷却装置。 ５、前記蒸気流路の先端開口部は、当該蒸気タービンの
   最終段に位置し、かつ当該蒸気タービンの作動蒸気の主
   流方向に関して上流側に向けて開口していることを特徴
   とする特許請求の範囲第３項又は第４項に記載した、蒸
   気タービン翼の強制冷却装置。 ６、前記蒸気流路の先端開口部は、当該蒸気タービンの
   最終段の前段に位置し、かつ、当該蒸気タービンの作動
   蒸気の主流方向に関して下流側に向けて開口しているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第３項又は第４項に記載
   した、蒸気タービン翼の強制冷却装置。 ７、前記の冷却用蒸気供給手段は、当該蒸気タービンの
   グランド蒸気ヘッダ、及び、当該蒸気タービンによつて
   駆動される発電設備の補助蒸気ヘッダの何れかを蒸気源
   とするものであり、かつ、蒸気源から供給された蒸気に
   水を噴霧する減温装置を備えたものであることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載した、蒸気タービン翼
   の強制冷却装置。 ８、前記の減温装置は、当該蒸気タービンによつて駆動
   される発電設備の負荷信号によつて作動する自動制御装
   置を備えたものであることを特徴とする特許請求の範囲
   第７項に記載した、蒸気タービン翼の強制冷却装置。