KR102055506B1 - 증기 터빈의 드레인 배출 구조 및 그 개조 방법 - Google Patents

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미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤
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Abstract

수집한 드레인을 플랜트에 부설된 배관으로 배출하는 구성의 증기 터빈으로부터, 수집한 드레인을 터빈 차실에 마련한 배출 구멍을 통해 증기 터빈 외부로 배출하는 구성의 증기 터빈으로의 교체 공사에 있어서, 현지 공사의 공정 및 공기의 단축이 가능한 증기 터빈의 드레인 배출 구조 및 그 개조 방법을 제공한다.
증기 터빈의 드레인 배출 구조는, 증기 터빈 내에서 발생한 드레인을 수집하는 드레인 포켓(21) 및 드레인 포켓(21)의 하측에 연통되는 드레인 배출 구멍(24)에 더하여, 드레인 배출 구멍(24)의 출구 하방에 배치되어 드레인 배출 구멍(24)으로부터 배출되는 드레인을 회수하는 드레인 받이(26)와, 일단부가 드레인 받이(26)의 저부에 접속되며, 타단부가 증기 터빈의 외부에 부설되는 배관에 접속 가능한 접속관(27)을 구비한다.

Description

증기 터빈의 드레인 배출 구조 및 그 개조 방법 {DRAIN DISCHARGING STRUCTURE OF STEAM TURBINE AND REMODELING METHOD THEREOF}
본 발명은, 증기 터빈의 드레인 배출 구조 및 그 개조 방법에 관한 것이다.
원자력 발전소나 화력 발전소 등에서 사용되는 증기 터빈에서는, 일반적으로 물방울을 포함하는 습증기 중에서 작동하는 영역이 있으며, 날개의 후류에 수십 마이크로미터 이상의 비교적 큰 물방울이 형성되는 경우가 있다. 특히, 증기 터빈의 최종단 동익의 선단부에서는, 증기의 습도가 높고 게다가 주속이 고속으로 되기 때문에, 이러한 조대 물방울이 익면에 고속으로 충돌하는 빈도가 높고, 이로전이 발생하기 쉬운 환경이 된다. 그래서, 이로전의 방지책으로서 물방울의 포획이나 제거, 분리 등을 행하기 위한 다양한 구조가 제안되어 있다.
예를 들어, 복수의 정익 및 동익이 수납되어 내부에 증기 통로를 형성하는 터빈 차실과, 이 터빈 차실에 고정되어 정익을 고정 지지하는 익근 링을 갖는 증기 터빈의 차실 구조에 있어서, 터빈 차실과 익근 링 사이에 링 형상의 공간인 드레인 포켓을 형성하고, 증기 통로의 외주이며 최종단 정익의 하류이면서 최종단 동익 상류에, 드레인 포켓과 증기 통로를 연통 가능하게 하는 물방울 회수용 슬릿을 설치한 것이 있다(특허문헌 1 참조). 이 특허문헌 1에 기재된 증기 터빈의 차실 구조에서는, 최종단 정익에서의 열 낙차에 의해 발생한 물방울(드레인)을 물방울 회수용 슬릿을 통해 드레인 포켓에 모으고, 진공 흡인 장치에 의해 흡인하여 회수함과 함께, 링 형상의 드레인 포켓의 하부에 마련한 배출 구멍으로부터 자체 무게에 의해 외부로 배출하고 있다.
일본 특허 공개 제2012-2135호 공보
증기 터빈의 드레인 배출 방법으로서, 특허문헌 1에 기재된 증기 터빈의 차실 구조와 같이, 터빈 차실에 마련한 배출 구멍으로부터 드레인을 증기 터빈 외의 주위로 그대로 배출하여 처리하는 것이 있다. 다른 드레인 배출 방법으로서, 터빈 차실 내 등에 설치한 관로 등을 통해, 드레인을 증기 터빈 외에 부설한 플랜트의 배관으로 배출하여 처리하는 것도 있다.
그런데, 드레인의 배출 방법이 상기와 같이 상이한 증기 터빈을 교체하는 경우, 이 드레인의 배출 방법의 상위에 기인하여 증기 터빈의 교체 공사의 공정의 증가 및 공기의 장기화가 발생하는 경우가 있다. 구체적으로는, 증기 터빈 외에 부설되어 있는 플랜트의 배관에 드레인을 배출하는 구성의 증기 터빈을, 터빈 차실의 배출 구멍으로부터 증기 터빈 외의 주위로 드레인을 그대로 배출하는 구성의 증기 터빈으로 교체하는 경우, 증기 터빈 외의 드레인 처리용의 배관이 불필요해지기 때문에, 이 기설 배관을 철거할 필요가 있다. 따라서, 기설 배관의 철거 만큼 현지 공사의 공정이 증가하고, 공기가 연장된다는 문제가 발생한다.
본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위해 이루어진 것이며, 그 목적은, 수집한 드레인을 플랜트에 부설된 배관으로 배출하는 구성의 증기 터빈으로부터, 수집한 드레인을 터빈 차실에 마련한 배출 구멍을 통해 증기 터빈 외로 배출하는 구성의 증기 터빈으로의 교체 공사에 있어서, 현지 공사의 공정 및 공기의 단축이 가능한 증기 터빈의 드레인 배출 구조 및 그 개조 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해, 예를 들어 특허 청구 범위에 기재된 구성을 채용한다.
본원은 상기 과제를 해결하는 수단을 복수 포함하고 있지만, 그 일례를 들면, 회전체를 내포하는 정지체의 일부에 의해 구획 형성되어 둘레 방향으로 연장되는 드레인 포켓과, 상기 드레인 포켓의 하측에 연통되도록 상기 정지체의 하측 부분에 마련된 드레인 배출 구멍을 구비하는 증기 터빈의 드레인 배출 구조이며, 상기 드레인 배출 구멍의 출구 하방에 배치되며, 상기 드레인 배출 구멍으로부터 배출되는 드레인을 회수하는 드레인 받이와, 일단부가 상기 드레인 받이의 저부에 접속되며, 타단부가 상기 증기 터빈의 외부에 부설되는 배관에 접속 가능한 접속관을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 드레인 배출 구멍의 출구 하방에 드레인을 회수하는 드레인 받이를 설치함과 함께, 증기 터빈 외에 부설되는 배관에 접속 가능한 접속관의 일단부를 드레인 받이의 저부에 접속하고 있기 때문에, 드레인 포켓에 수집된 드레인을, 드레인 배출 구멍, 드레인 받이 및 접속관을 순서대로 통해 증기 터빈 외의 배관으로 배출하여 처리하는 것이 가능하다. 즉, 수집한 드레인을 플랜트에 부설된 배관으로 배출하는 구성의 증기 터빈으로부터, 수집한 드레인을 정지체의 배출 구멍을 통해 증기 터빈 외로 배출하는 구성의 증기 터빈으로의 교체 공사에서는, 증기 터빈 외의 기설 배관을 드레인 처리용의 배관으로서 유용할 수 있기 때문에, 증기 터빈 외의 기설 배관을 철거할 필요가 없으며, 현지 공사의 공정 및 공기의 단축이 가능하게 된다.
상기한 이외의 과제, 구성 및 효과는, 이하의 실시 형태의 설명에 의해 명백해진다.
도 1은 본 발명의 증기 터빈의 드레인 배출 구조의 제1 실시 형태를 적용한 증기 터빈의 주요부 구조를 도시하는 종단면도이다.
도 2는 도 1에 도시하는 본 발명의 증기 터빈의 드레인 배출 구조의 제1 실시 형태를 확대하여 도시하는 단면도이다.
도 3은 수집한 드레인을 증기 터빈 외의 주위로 그대로 배출하는 종래의 증기 터빈의 드레인 배출 구조를 도시하는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 증기 터빈의 드레인 배출 구조의 제2 실시 형태를 도시하는 단면도이다.
이하, 본 발명의 증기 터빈의 드레인 배출 구조 및 그 개조 방법의 실시 형태를 도면을 사용하여 설명한다.
[제1 실시 형태]
우선, 본 발명의 증기 터빈의 드레인 배출 구조의 제1 실시 형태를 적용한 증기 터빈의 구성을 도 1을 사용하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 증기 터빈의 드레인 배출 구조의 제1 실시 형태를 적용한 증기 터빈의 주요부 구조를 도시하는 종단면도이다. 도 1 중, 백색 바탕 화살표는 증기의 흐름을 나타내고 있다.
도 1에 있어서, 증기 터빈(1)은 회전체(2)와, 회전체(2)를 내포하는 정지체(3)를 구비하고 있다. 회전체(2)는, 정지체(3)에 회전 가능하게 지지된 로터축(5)과, 로터축(5)의 축 방향으로 나열된 복수의 동익렬(6)을 갖고 있다. 각 동익렬(6)은, 로터축(5)의 외주부에 둘레 방향으로 배열된 복수의 동익(7)으로 구성되어 있다.
정지체(3)는, 로터축(5) 및 동익렬(6)을 내포하는 터빈 차실(9)과, 각 동익렬(6)의 상류측에 배치된 복수의 정익렬(10)을 갖고 있다. 터빈 차실(9)은, 예를 들어 상반 케이싱(도시하지 않음)과 하반 케이싱(9a)으로 분할되어 있다. 각 정익렬(10)은, 터빈 차실(9)의 내주측에 둘레 방향으로 배열된 복수의 정익(11)으로 구성되어 있다. 각 정익(11)은, 그 직경 방향 외측 단부가 환 형상의 익근 링(12)에, 그 직경 방향 내측 단부가 환 형상의 슈라우드(13)에 각각 용접 등에 의해 고정되어 있다. 익근 링(12) 및 슈라우드(13)는, 예를 들어 복수의 세그먼트로 분할되어 있다. 익근 링(12)의 각 세그먼트는, 볼트 등의 고정 수단(도시하지 않음)에 의해 터빈 차실(9)에 설치되어 있다.
터빈 차실(9)의 내부에 있어서의 복수의 동익렬(6) 및 정익렬(10)의 배치 부분에는, 증기가 유통하는 환형 유로(P)가 형성되어 있다. 즉, 환형 유로(P)는, 터빈 차실(9)의 내주면이나 익근 링(12)의 내주 벽면, 동익(7)의 근원부의 외주면이나 슈라우드(13)의 외주면 등에 의해 구획 형성되어 있다.
1개의 동익렬(6)과 그 상류측의 1개의 정익렬(10)에 의해, 1개의 단락이 구성된다. 즉, 증기 터빈(1)은 복수의 단락(도 1에서는 5단)을 구비하고 있다. 최종단의 동익렬(6)의 하류측의 외주 단부측에는, 최종단의 동익렬(6)로부터 유출되는 증기를 배기실(도시하지 않음)로 원활하게 유도하는 플로 가이드(14)가 배치되어 있다. 플로 가이드(14)는, 예를 들어 용접 등에 의해 콜렉터 링(15)에 설치되어 있으며, 콜렉터 링(15)을 통해 터빈 차실(9) 등의 정지체(3)에 고정되어 있다.
증기 터빈(1)의 증기 흐름의 하류측에는, 통상 증기 터빈(1)으로부터 배출된 증기를 응축시켜 물로 되돌리는 복수기(도시하지 않음)가 배치된다. 또한, 증기 터빈(1)에는, 예를 들어 발전기나 압축기 등의 부하가 로터축(5)을 통해 접속된다.
이어서, 본 발명의 증기 터빈의 드레인 배출 구조의 제1 실시 형태를 도 2를 사용하여 설명한다. 도 2는 도 1에 도시하는 본 발명의 증기 터빈의 드레인 배출 구조의 제1 실시 형태를 확대하여 도시하는 단면도이다. 도 2 중, 백색 바탕 화살표는 증기의 흐름을 나타내고 있다. 또한, 도 2에 있어서, 도 1에 도시하는 부호와 동일한 부호인 것은 마찬가지인 부분이기 때문에, 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 증기 터빈의 드레인 배출 구조의 제1 실시 형태는, 최종 단락의 구조에 적용한 것이다. 이것은, 최종단의 동익(7)의 선단부에서는, 증기의 습도가 높고 게다가 주속이 고속이 되기 때문에, 물방울(드레인)이 익면에 고속으로 충돌하는 빈도가 높고, 이로전이 발생하기 쉬운 환경에 있는 것이 이유이다. 그러나, 본 발명의 증기 터빈의 드레인 배출 구조를 최종 단락 이외의 구조에도 적용 가능하다.
구체적으로는, 최종단의 정익(11) 각각은 내부에 중공부(도시하지 않음)를 갖고 있으며, 정익(11)의 중공부는 익근 링(12)의 후술하는 중공부(21)에 연통되어 있다. 또한, 최종단의 각 정익(11)의 익면에는, 직경 방향으로 연장되는 익면 슬릿(11a)이 직경 방향으로 간격을 두고 복수 설치되어 있다. 또한, 익면 슬릿(11a)은 증기의 흐름 방향으로 복수열(도 2에서는 2열) 설치되어 있으며, 익면 슬릿(11a)의 상류측 열과 하류측 열은 직경 방향의 위치가 번갈아 어긋나도록 배열되어 있다. 익면 슬릿(11a)의 각각은 정익(11)의 중공부에 연통되어 있다.
최종단의 정익렬(10)을 터빈 차실(9)에 고정하는 익근 링(12)은, 그 내부에 중공부(21)를 갖고 있다. 익근 링(12)의 내주벽에는, 익근 링(12)의 중공부(21)에 연통되는 관통 구멍(22)이 둘레 방향을 따라 복수 마련되어 있다. 익근 링(12)의 중공부(21)는, 증기가 최종단의 정익렬(10)을 통과할 때에 열 낙차에 의해 발생한 드레인을 수집하는 드레인 포켓으로서 기능한다. 즉, 드레인 포켓은, 둘레 방향으로 연장되는 공간이며, 예를 들어 환 형상 공간이다. 익근 링(12)의 중공부(21)에는, 수집한 드레인을 흡인하는 진공 흡인 장치(30)가 접속되어 있다. 최종단의 정익렬(10)의 내주 단부에 설치된 슈라우드(13)는 그 내부에 중공부(23)를 갖고 있으며, 중공부(23)는 각 정익(11)의 중공부에 연통되어 있다.
익근 링(12)이 고정된 터빈 차실(9)의 부분 중, 하반 케이싱(9a)의 하측 부분에는, 익근 링(12)의 중공부(21)의 하측에 연통되는 드레인 배출 구멍(24)이 둘레 방향으로 간격을 두고 복수(도 2에서는 1개만 도시) 마련되어 있다. 드레인 배출 구멍(24)의 출구 하방에는, 드레인 배출 구멍(24)으로부터 배출되는 드레인을 회수하는 드레인 받이(26)가 배치되어 있다. 드레인 받이(26)는, 로터축(5)의 축 방향으로부터 보아 원호 형상의 부재이며, 복수의 드레인 배출 구멍(24)의 둘레 방향의 일단부로부터 타단부까지 연장되어 있다. 드레인 받이(26)의 저부에는, 접속관(27)의 일단부가 접속되어 있다. 접속관(27)은, 그 타단이 증기 터빈 외의 플랜트에 부설된 배관(도시하지 않음)에 접속 가능하게 되는 것이다.
이어서, 본 발명의 증기 터빈의 드레인 배출 구조의 제1 실시 형태의 작용을 도 1 및 도 2를 사용하여 설명한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 환형 유로(P)에 도입된 작동 유체로서의 증기는, 복수의 정익렬(10) 및 동익렬(6)을 교대로 통과하고, 그 후 최종단의 동익렬(6)로부터 플로 가이드(14)를 따라 배기실(도시하지 않음)로 유출되어, 최종적으로는 복수기(도시하지 않음)로 유도된다. 이 증기는, 정익렬(10)을 통과할 때에 그 열에너지의 일부가 운동 에너지로 변환됨으로써 가속된다. 그 후의 동익렬(6)의 통과시에는, 증기의 운동 에너지의 일부가 동익(7)의 회전 토크로 변환되어, 로터축(5)에 연결된 부하가 회전 구동된다.
증기는, 도 2에 도시하는 최종단의 정익렬(10)을 통과할 때 열 낙차에 의해 온도가 저하되고, 그 일부가 응축되어 비교적 작은 직경의 물방울(드레인)이 된다. 이 물방울의 대부분은, 정익(11)의 익면이나 익근 링(12)의 내주 벽면 등에 충돌하여 부착된다. 정익(11)의 익면 등에 부착된 물방울은, 집적되어 수막을 형성한다.
상기한 물방울이나 수막의 포획이나 제거, 분리 등을 행하는 구조를 구비하지 않은 증기 터빈의 경우, 상기한 수막은 정익의 익면 상 등을 하류측으로 이동하고, 그 하류측 단부 테두리로부터 비교적 큰 직경의 물방울으로서 비산된다. 비산된 물방울은, 최종단의 정익렬의 하류에 위치하는 최종단의 동익렬에 충돌하여, 동익의 익면을 침식하는 이로전의 원인이나 동익의 회전을 방해하는 습기 손실의 원인이 된다.
그에 비해, 본 실시 형태에 있어서는, 환형 유로(P) 내의 압력이 익근 링(12)의 중공부(21) 내의 압력보다 높기 때문에, 최종단의 정익(11)의 익면 상의 드레인(수막)은 익면 슬릿(11a)으로부터 흡인되어, 정익(11)의 중공부를 통해 드레인 포켓으로서의 익근 링(12)의 중공부(21)에 모인다. 또한, 최종단의 정익(11)이 설치된 익근 링(12)의 내주 벽면 상의 드레인(수막)은, 관통 구멍(22)을 통해 드레인 포켓(21)에 모인다.
드레인 포켓(21)에 모인 드레인의 일부는, 진공 흡인 장치(30)에 의해 흡인되어 회수된다. 드레인 포켓(21)에 모인 나머지 드레인은, 그 자체 무게에 의해 드레인 포켓(21)의 하측에 마련한 드레인 배출 구멍(24)으로부터 배출되어, 드레인 받이(26)에 의해 회수된다. 드레인 받이(26)에 회수된 드레인은, 접속관(27)을 통해 증기 터빈 외에 부설된 플랜트의 배관(도시하지 않음)으로 배출되어 처리된다.
이와 같이, 본 실시 형태에 있어서는, 최종단의 정익렬(10)의 통과시에 발생하는 드레인을, 익근 링(12) 내의 드레인 포켓(21)에 모아, 드레인 배출 구멍(24), 드레인 받이(26) 및 접속관(27)을 순서대로 통해 플랜트의 배관으로 배출하여 확실하게 처리할 수 있다. 즉, 드레인 포켓(21)에 모은 드레인을 터빈 차실(9)의 드레인 배출 구멍(24)으로부터 증기 터빈 외의 주위로 그대로 배출하는 것을 피할 수 있다.
증기 터빈의 드레인 배출 방법으로서는, 도 2에 도시하는 증기 터빈(1)과 같이, 수집한 드레인을 증기 터빈 외에 부설된 플랜트의 배관으로 배출하는 것이 있다. 한편, 수집한 드레인을 증기 터빈의 차실에 마련한 배출 구멍으로부터 증기 터빈 외의 주위로 그대로 배출하는 것도 있다.
이어서, 수집한 드레인을 증기 터빈 외의 주위로 그대로 배출하는 종래의 증기 터빈의 드레인 배출 구조를 도 3을 사용하여 설명한다. 도 3은 수집한 드레인을 증기 터빈 외의 주위로 그대로 배출하는 종래의 증기 터빈의 드레인 배출 구조를 도시하는 단면도이다. 도 3 중, 백색 바탕 화살표는 증기의 흐름을, 점선 화살표는 드레인의 흐름을 나타내고 있다. 도 3에 있어서, 도 1 및 도 2에 도시하는 부호와 동일한 부호인 것은 마찬가지인 부분이기 때문에, 그 상세한 설명은 생략한다.
구체적으로는, 종래의 증기 터빈(100)은, 도 3에 도시한 바와 같이 익근 링(12)의 내부에 형성된 환 형상 공간의 드레인 포켓(21)과, 터빈 차실(9)의 하측 부분에 드레인 포켓(21)의 하측에 연통되도록 마련된 복수의 드레인 배출 구멍(24)으로 구성된 드레인 배출 구조를 구비하고 있다. 즉, 종래의 증기 터빈(100)의 드레인 배출 구조는, 도 2에 도시하는 증기 터빈(1)에 있어서의 드레인 받이(26) 및 접속관(27)을 구비하고 있지 않다. 따라서, 도 3에 도시하는 종래의 증기 터빈(100)에서는, 드레인 포켓(21)에 모인 드레인은 점선 화살표로 나타낸 바와 같이, 그 자체 무게에 의해 터빈 차실(9)의 하측 부분에 마련한 복수의 드레인 배출 구멍(24)으로부터 증기 터빈 외의 주위로 직접 배출된다. 즉, 종래의 증기 터빈(100)에 있어서는 도 2에 도시하는 증기 터빈(1)과는 달리, 증기 터빈으로부터 배출되는 드레인을 처리하기 위한 플랜트의 배관이 불필요하게 된다.
그런데, 드레인의 배출 방법이 상기와 같이 상이한 증기 터빈을 교체하는 경우, 드레인의 배출 방법의 상이에 기인하여 증기 터빈의 교체 공사의 공정의 증가 및 공기의 장기화가 발생하는 경우가 있다. 구체적으로는, 증기 터빈 외에 부설되어 있는 플랜트의 배관에 드레인을 배출하는 구성의 증기 터빈을, 터빈 차실(9)에 마련한 드레인 배출 구멍(24)으로부터 증기 터빈 외의 주위로 드레인을 배출하는 종래의 증기 터빈(100)으로 교체하는 경우, 증기 터빈 외의 기설 배관을 철거할 필요가 있다. 따라서, 기설 배관의 철거를 위해, 현지 공사의 공정이 증가하고, 공기가 연장된다는 문제가 발생한다.
그에 비해, 본 실시 형태의 드레인 배출 구조를 구비하는 증기 터빈으로의 교체의 경우에는, 플랜트의 드레인 처리용의 기설 배관을 유용할 수 있다. 구체적으로는, 플랜트의 기설 배관을 드레인 받이(26)에 접속되어 있는 접속관(27)의 일단부에 접속할 수 있도록 그 일부를 개수하면 된다. 이에 의해, 드레인 포켓(21)에 수집한 드레인을, 드레인 배출 구멍(24), 드레인 받이(26) 및 접속관(27)을 순서대로 통해 플랜트의 배관으로 배출하여 처리하도록 구성할 수 있다. 따라서, 종래의 증기 터빈(100)으로의 교체 공사의 경우와 비교하면, 드레인 처리용의 기설 배관의 철거가 필요없는 만큼, 현지 공사의 공정 및 공기를 단축할 수 있다.
상술한 바와 같이, 증기 터빈 외의 플랜트의 배관으로 드레인을 배출하는 구성의 증기 터빈을, 드레인 배출 구멍(24)으로부터 증기 터빈 외의 주위로 드레인을 그대로 배출하는 종래의 증기 터빈(100)으로 교체하는 경우, 기설 배관의 철거를 위해, 교체 공사의 공정의 증가 및 공기의 장기화라는 문제가 있다. 이 경우, 교체 공사 전에 종래의 증기 터빈(100)의 드레인 배출 구조를 본 발명의 증기 터빈의 드레인 배출 구조의 제1 실시 형태로 미리 개조함으로써, 현지 공사의 공정 및 공기의 단축을 도모할 수 있다.
구체적으로는, 익근 링(12)의 내부에 형성된 드레인 포켓(21)과, 터빈 차실(9)의 하측 부분에 드레인 포켓(21)의 하측에 연통되도록 마련된 드레인 배출 구멍(24)으로 구성된 도 3에 도시하는 증기 터빈(100)의 드레인 배출 구조에 있어서, 드레인 배출 구멍(24)의 출구 하방에 드레인 배출 구멍(24)으로부터 배출되는 드레인을 회수하는 드레인 받이(26)를 배치한다. 또한, 플랜트의 배관에 일단부를 접속 가능한 접속관(27)의 타단부를 드레인 받이(26)의 저부에 접속한다. 이에 의해, 종래의 증기 터빈(100)의 드레인 배출 구조를, 도 2에 도시하는 증기 터빈(1)의 드레인 배출 구조와 마찬가지인 구조로 개조할 수 있다.
이와 같이 개조된 드레인 배출 구조(도 2에 도시하는 드레인 배출 구조)를 구비한 증기 터빈으로 교체하는 경우, 드레인 포켓(21)에 수집한 드레인을, 드레인 배출 구멍(24), 드레인 받이(26) 및 접속관(27)을 순서대로 통해 증기 터빈 외의 플랜트의 배관으로 배출하도록 구성할 수 있다. 즉, 플랜트의 기설 배관을 드레인 처리용의 배관으로서 유용할 수 있기 때문에, 플랜트의 기설 배관을 철거할 필요가 없으며, 현지 공사의 공정 및 공기의 단축이 가능하게 된다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 증기 터빈의 드레인 배출 구조의 제1 실시 형태 및 그 개조 방법에 의하면, 드레인 배출 구멍(24)의 출구 하방에 드레인을 회수하는 드레인 받이(26)를 설치함과 함께, 증기 터빈 외에 부설되는 배관에 접속 가능한 접속관(27)의 일단부를 드레인 받이(26)의 저부에 접속하고 있기 때문에, 드레인 포켓(21)에 수집된 드레인을 드레인 배출 구멍(24), 드레인 받이(26) 및 접속관(27)을 통해 증기 터빈 외의 배관으로 배출하여 처리하는 것이 가능하다. 즉, 수집한 드레인을 플랜트에 부설된 배관으로 배출하는 구성의 증기 터빈으로부터, 수집한 드레인을 터빈 차실(9)(정지체(3))의 드레인 배출 구멍(24)을 통해 증기 터빈 외부로 배출하는 구성의 증기 터빈으로의 교체 공사에 있어서, 증기 터빈 외의 기설 배관을 드레인 처리용의 배관으로서 유용할 수 있기 때문에, 증기 터빈 외의 기설 배관을 철거할 필요가 없으며, 현지 공사의 공정 및 공기의 단축이 가능하게 된다.
또한, 본 실시 형태에 의하면, 둘레 방향을 따라 마련된 복수의 드레인 배출 구멍(24)에 대응하여, 드레인 받이(26)를 드레인 배출 구멍(24)의 둘레 방향의 일단부로부터 타단부까지 연장되는 부재로 하였기 때문에, 복수의 드레인 배출 구멍(24)으로부터 배출되는 드레인을 모두 드레인 받이(26)로 회수할 수 있다. 따라서, 수집된 드레인이 드레인 배출 구멍(24)으로부터 증기 터빈 외의 주위로 그대로 배출될 일은 없다.
또한, 본 실시 형태에 의하면, 익근 링(12)의 중공부(21)를 드레인 포켓으로서 이용하였기 때문에, 드레인 포켓을 위한 공간을 별도 확보할 필요가 없으며, 공간의 유효 이용을 도모할 수 있다.
[제2 실시 형태]
이어서, 본 발명의 증기 터빈 드레인 배출 구조의 제2 실시 형태를 도 4를 사용하여 설명한다. 도 4는 본 발명의 증기 터빈의 드레인 배출 구조의 제2 실시 형태를 도시하는 단면도이다. 도 4 중, 백색 바탕 화살표는 증기의 흐름을 나타내고 있다. 또한, 도 4에 있어서, 도 1 내지 도 3에 도시하는 부호와 동일한 부호인 것은 마찬가지인 부분이기 때문에, 그 상세한 설명은 생략한다.
도 4에 도시하는 본 발명의 증기 터빈의 드레인 배출 구조의 제2 실시 형태는, 제1 실시 형태가 익근 링(12)의 중공부(21)를 드레인 포켓으로서 사용한 것인 것에 비해, 정지체(3A)의 일부인 익근 링(12A) 및 터빈 차실(9A)의 2개의 부재의 벽면에 의해 드레인 포켓(21A)을 구획 형성한 것이다.
구체적으로는, 최종단의 정익(11A)의 각각은, 제1 실시 형태와 달리 내부에 중공부를 갖고 있지 않고, 익면 슬릿도 갖고 있지 않다. 또한, 최종단의 익근 링(12A) 및 슈라우드(13A)는, 제1 실시 형태와 달리 중공부를 갖고 있지 않다. 또한, 최종단의 익근 링(12A)의 내주벽에는 관통 구멍이 형성되어 있지 않다.
최종단의 익근 링(12A)과 터빈 차실(9A)의 사이에는, 둘레 방향으로 연장되는 드레인 포켓(21A)이 구획 형성되어 있다. 즉, 드레인 포켓(21A)은, 터빈 차실(9A)의 벽면과 최종단의 익근 링(12A)의 벽면에 의해 구획 형성되어 있다. 최종단의 정익렬(10A)과 동익렬(6) 사이의 환형 유로(P)의 외주측에는, 드레인 포켓(21A)과 환형 유로(P)를 연통시키는 슬릿(22A)이 형성되어 있다. 슬릿(22A)은, 최종단의 익근 링(12A)의 증기 흐름 하류측의 측벽과 터빈 차실(9A)의 측벽을 대향시킴으로써 환 형상으로 형성되어 있다.
드레인 포켓(21A)을 구획 형성하는 터빈 차실(9A)의 하측 부분에는, 드레인 포켓(21A)의 하측에 연통되는 드레인 배출 구멍(24A)이 둘레 방향으로 간격을 두고 복수(도 4에서는 1개만 도시) 마련되어 있다. 드레인 배출 구멍(24A)의 출구 하방에는, 드레인 배출 구멍(24A)으로부터 배출되는 드레인을 회수하는 드레인 받이(26A)가 배치되어 있다. 드레인 받이(26A)는, 로터축(5)의 축 방향으로부터 보아 원호 형상의 부재이며, 복수의 드레인 배출 구멍(24)의 둘레 방향의 일단부로부터 타단부까지 연장되어 있다. 드레인 받이(26A)의 저부에는, 제1 실시 형태와 마찬가지로 접속관(27)의 일단부가 접속되어 있으며, 접속관(27)의 타단부는 증기 터빈 외의 플랜트의 배관(도시하지 않음)에 접속 가능하게 되어 있다.
본 실시 형태에 있어서는, 최종단의 정익렬(10A)을 통과하여 열 낙차에 의해 발생한 물방울(드레인)은, 최종단의 정익렬(10A)의 하류측에 형성된 슬릿(22A)을 통해 드레인 포켓(21A)에 모인다. 드레인 포켓(21A)에 수집된 드레인은, 제1 실시 형태와 마찬가지로 그 일부가 진공 흡인 장치(30)에 의해 흡인되어 회수된다. 또한, 나머지 드레인은, 제1 실시 형태와 마찬가지로 그 자체 무게에 의해 드레인 배출 구멍(24A)으로부터 배출되어, 드레인 받이(26A)에 의해 회수된다. 드레인 받이(26A)에 회수된 드레인은, 접속관(27)을 통해 증기 터빈 외의 플랜트의 배관(도시하지 않음)으로 배출되어 처리된다.
이와 같이, 익근 링(12A) 및 터빈 차실(9A)에 의해 드레인 포켓(21A)을 구획 형성한 경우에도, 드레인 포켓(21A)에 수집된 드레인을, 드레인 배출 구멍(24A), 드레인 받이(26A) 및 접속관(27)을 순서대로 통해 증기 터빈 외의 플랜트의 배관으로 배출할 수 있다. 따라서, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 터빈 차실 외의 주위로의 드레인의 배출을 회피할 수 있다.
또한, 수집한 드레인을 증기 터빈 외의 플랜트의 배관으로 배출하는 구성의 증기 터빈으로부터, 본 실시 형태의 드레인 배출 구조를 구비한 증기 터빈(1A)으로의 교체의 경우에는, 제1 실시 형태와 마찬가지로 플랜트의 드레인 처리용의 기설 배관을 유용할 수 있기 때문에, 기설 배관의 철거의 필요가 있는 종래의 증기 터빈(100)으로의 교체 공사의 경우와 비교하면, 현지 공사의 공정 및 공기를 단축할 수 있다.
또한, 익근 링(12A) 및 터빈 차실(9A)에 의해 구획 형성된 드레인 포켓(21A)과, 터빈 차실(9A)의 하측 부분에 드레인 포켓(21A)의 하측에 연통되도록 마련한 복수의 드레인 배출 구멍(24A)으로 구성되며, 드레인 배출 구멍(24A)으로부터 증기 터빈 외의 주위로 드레인을 그대로 배출하는 증기 터빈의 드레인 배출 구조에 대하여, 드레인 배출 구멍(24A)의 출구 하방에 드레인 받이(26A)를 배치하고, 드레인 받이(26A)의 저부에 접속관(27)을 접속하는 개조를 행할 수 있다. 이 경우, 수집한 드레인을 증기 터빈 외의 플랜트의 배관으로 배출할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 증기 터빈의 드레인 배출 구조 및 그 개조 방법의 제2 실시 형태에 의하면, 익근 링(12A) 및 터빈 차실(9A)에 의해 드레인 포켓(21A)을 구획 형성하는 경우에도, 제1 실시 형태와 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.
[그 밖의 실시 형태]
또한, 본 발명은 상술한 제1 및 제2 실시 형태로 한정되는 것은 아니며, 다양한 변형예가 포함된다. 상기한 실시 형태는 본 발명을 알기 쉽게 설명하기 위해 상세하게 설명한 것이며, 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것으로 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 어떤 실시 형태의 구성의 일부를 다른 실시 형태의 구성으로 치환하는 것이 가능하며, 또한 어떤 실시 형태의 구성에 다른 실시 형태의 구성을 가하는 것도 가능하다. 또한, 각 실시 형태의 구성의 일부에 대하여, 다른 구성의 추가, 삭제, 치환을 하는 것도 가능하다.
예를 들어, 상술한 제1 및 제2 실시 형태에 있어서는, 드레인 포켓을 익근 링(12)의 중공부(21), 또는 익근 링(12A)과 터빈 차실(9A)로 구획 형성한 예를 나타냈지만, 정익렬 또는 동익렬을 통과할 때에 발생한 물방울(드레인)을 수집 가능하면, 정지체(3)의 임의의 부재를 사용함으로써 드레인 포켓을 구획 형성하는 것이 가능하다.
2…회전체
3, 3A…정지체
9, 9A…터빈 차실
11, 11A…정익
12, 12A…익근 링
21, 21A…드레인 포켓
24, 24A…드레인 배출 구멍
26, 26A…드레인 받이
27…접속관

Claims (6)

  1. 둘레 방향으로 배열된 복수의 정익보다 반경 방향 외측에 있어서 회전체를 내포하는 정지체의 일부에 의해 구획 형성되어 둘레 방향으로 연장되는 드레인 포켓과, 상기 드레인 포켓의 하측에 연통되도록 상기 정지체의 하측 부분에 마련된 드레인 배출 구멍을 구비하는 증기 터빈의 드레인 배출 구조이며,
    상기 드레인 배출 구멍의 출구 하방에 배치되며, 상기 드레인 배출 구멍으로부터 배출되는 드레인을 회수하는 드레인 받이와,
    일단부가 상기 드레인 받이의 저부에 접속되며, 타단부가 상기 증기 터빈의 외부에 부설되는 배관에 접속 가능한 접속관을 구비하는
    것을 특징으로 하는 증기 터빈의 드레인 배출 구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 드레인 배출 구멍은, 상기 정지체의 둘레 방향을 따라 복수 마련되어 있고,
    상기 드레인 받이는, 상기 복수의 드레인 배출 구멍의 상기 둘레 방향의 일단부로부터 타단부까지 연장되는 부재인
    것을 특징으로 하는 증기 터빈의 드레인 배출 구조.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 정지체는 상기 회전체를 내포하는 터빈 차실과, 상기 터빈 차실에 고정되어 상기 복수의 정익을 지지하는 환 형상의 익근 링을 갖고,
    상기 드레인 포켓은, 상기 익근 링의 내부에 형성되어 있는 중공부이며,
    상기 드레인 배출 구멍은, 상기 익근 링의 고정된 상기 터빈 차실의 부분에 마련되어 있는
    것을 특징으로 하는 증기 터빈의 드레인 배출 구조.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 정지체는 상기 회전체를 내포하는 터빈 차실과, 상기 터빈 차실에 고정되어 상기 복수의 정익을 지지하는 환 형상의 익근 링을 갖고,
    상기 드레인 포켓은, 상기 터빈 차실과 상기 익근 링에 의해 구획 형성된 공간이며,
    상기 드레인 배출 구멍은, 상기 드레인 포켓을 구획 형성하는 상기 터빈 차실의 하측 부분에 마련되어 있는
    것을 특징으로 하는 증기 터빈의 드레인 배출 구조.
  5. 둘레 방향으로 배열된 복수의 정익보다 반경 방향 외측에 있어서 회전체를 내포하는 정지체의 일부에 의해 구획 형성되어 둘레 방향으로 연장되는 드레인 포켓과, 상기 드레인 포켓의 하측에 연통되도록 상기 정지체의 하측 부분에 마련되며, 상기 드레인 포켓에 수집된 드레인을 외부로 배출하는 드레인 배출 구멍을 구비하는 증기 터빈의 드레인 배출 구조의 개조 방법에 있어서,
    상기 드레인 배출 구멍의 출구 하방에 드레인을 회수 가능한 드레인 받이를 배치하고,
    상기 증기 터빈의 외부에 부설되는 배관에 일단부를 접속 가능한 접속관의 타단부를 상기 드레인 받이의 저부에 접속하는
    것을 특징으로 하는 증기 터빈의 드레인 배출 구조의 개조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 드레인 배출 구멍은, 상기 정지체의 둘레 방향을 따라 복수 마련되어 있고,
    상기 드레인 받이는, 상기 복수의 드레인 배출 구멍의 상기 둘레 방향의 일단부로부터 타단부까지 연장되는 부재인
    것을 특징으로 하는 증기 터빈의 드레인 배출 구조의 개조 방법.
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