KR102496957B1 - 증기 터빈 설비 및 복합 사이클 플랜트 - Google Patents

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Abstract

증기 터빈 설비는, 로터 샤프트와, 상기 로터 샤프트에 마련된 고압 터빈익렬 및 중압 터빈익렬과, 상기 중압 터빈익렬의 양측에 있어서 상기 로터 샤프트에 마련된 제1 저압 터빈익렬 및 제2 저압 터빈익렬과, 상기 고압 터빈익렬의 양측에 있어서 상기 로터 샤프트에 마련된 제3 저압 터빈익렬 및 제4 저압 터빈익렬을 구비하고, 상기 중압 터빈익렬을 통과한 증기가 상기 제1 저압 터빈익렬, 상기 제2 저압 터빈익렬, 상기 제3 저압 터빈익렬 및 상기 제4 저압 터빈익렬로 분류되도록 구성된다.

Description

증기 터빈 설비 및 복합 사이클 플랜트
본 개시는 증기 터빈 설비 및 복합 사이클 플랜트에 관한 것이다.
복합 사이클 플랜트 등에 이용되는 대용량의 증기 터빈에서는, 대량의 유입 증기에 대응 가능하게 하기 위하여, 고압의 주 증기가 유입되는 터빈익렬 내지 터빈과는 별개로, 더 저압의 증기가 유입되는 터빈익렬 내지 터빈이 마련되는 일이 있다.
예를 들어 특허문헌 1에는, 고압 증기가 도입되는 고압 증기 터빈과, 더 저압의 증기가 도입되는 중압 증기 터빈과, 더욱더 저압의 증기가 도입되는 2대의 복류 배기식의 저압 증기 터빈과, 발전기를 한 축에 배치한 4류 배기식의 증기 터빈 발전 플랜트가 개시되어 있다.
일본 특허 공개 제2006-22343호 공보
그런데 종래, 대용량의 증기 터빈 설비에서는, 성능 향상의 관점에서 고압 터빈익렬, 중압 터빈익렬 및 저압 터빈익렬 등의 터빈익렬을 제각각의 차실(케이싱)에 수용하는 구성이 통상이며, 예를 들어 고압 터빈익렬, 중압 터빈익렬 및 2조의 복류 배기식 저압 터빈익렬을 포함하는 4류 배기식의 고성능형 증기 터빈의 경우, 4차실 구성으로 하는 것이 통상이었다.
이와 같이 각 터빈익렬을 제각각의 차실에 수용하는 구성으로 함으로써 고성능의 증기 터빈이 얻어지지만, 한편, 터빈 전장이 길어지기 때문에 증기 터빈을 수용하는 건물 등의 설비 비용이 커지는 경향으로 된다.
상술한 사정을 감안하여 본 발명의 적어도 일 실시 형태는, 고성능을 가지면서 설비 비용을 저감 가능한 증기 터빈 설비, 및 이를 구비한 복합 사이클 플랜트를 제공하는 것을 목적으로 한다.
(1) 본 발명의 적어도 일 실시 형태에 관한 증기 터빈 설비는,
로터 샤프트와,
상기 로터 샤프트에 마련된 고압 터빈익렬 및 중압 터빈익렬과,
상기 중압 터빈익렬의 양측에 있어서 상기 로터 샤프트에 마련된 제1 저압 터빈익렬 및 제2 저압 터빈익렬과,
상기 고압 터빈익렬의 양측에 있어서 상기 로터 샤프트에 마련된 제3 저압 터빈익렬 및 제4 저압 터빈익렬을
구비하고,
상기 중압 터빈익렬을 통과한 증기가 상기 제1 저압 터빈익렬, 상기 제2 저압 터빈익렬, 상기 제3 저압 터빈익렬 및 상기 제4 저압 터빈익렬로 분류되도록 구성된다.
상기 (1)의 구성에서는, 1개의 로터 샤프트에 고압 터빈익렬, 중압 터빈익렬 및 제1 내지 제4 저압 터빈익렬을 마련함과 함께, 중압 터빈익렬을 통과한 증기가 제1 내지 제4 저압 터빈익렬의 각각으로 분류되는 4류 배기식으로 하였으므로, 상술한 종래의 4차실 구성의 고성능형 증기 터빈(즉, 고압 터빈익렬, 중압 터빈익렬 및 2조의 복류 배기식 저압 터빈익렬을 포함하는 4류 배기식의 증기 터빈)에 필적하는 성능을 가질 수 있다. 또한 상기 (1)의 구성에서는, 중압 터빈익렬의 양측에 1쌍의 저압 터빈익렬(제1 저압 터빈익렬 및 제2 저압 터빈익렬)을 배치하였으므로 이들 터빈익렬을 하나의 차실에 수용 가능함과 함께, 고압 터빈익렬의 양측에 1쌍의 저압 터빈익렬(제3 저압 터빈익렬 및 제4 저압 터빈익렬)을 배치하였으므로 이들 터빈익렬을 하나의 차실에 수용 가능하며, 이 때문에 2차실 구성의 증기 터빈 설비로 할 수 있다.
즉, 상기 (1)의 구성에 따르면, 종래의 4차실을 갖는 고성능형의 증기 터빈에 상당하는 성능을 실현하면서 종래보다도 차실 수를 저감하여 설치 면적을 저감할 수 있다. 따라서 고성능을 가지면서 설비 비용을 저감 가능한 증기 터빈 설비를 실현할 수 있다.
(2) 몇몇 실시 형태에서는, 상기 (1)의 구성에 있어서,
상기 로터 샤프트를 회전 가능하게 지지하기 위한 제1의 1쌍의 레이디얼 베어링 및 제2의 1쌍의 레이디얼 베어링을 더 구비하고,
상기 중압 터빈익렬, 상기 제1 저압 터빈익렬 및 상기 제2 저압 터빈익렬은, 상기 제1의 1쌍의 레이디얼 베어링의 베어링 스팬 내에 있어서 상기 로터 샤프트에 마련되고,
상기 고압 터빈익렬, 상기 제3 저압 터빈익렬 및 상기 제4 저압 터빈익렬은, 상기 제2의 1쌍의 레이디얼 베어링의 베어링 스팬 내에 있어서 상기 로터 샤프트에 마련된다.
상기 (2)의 구성에 따르면, 1쌍의 레이디얼 베어링의 베어링 스팬 내에 중압 터빈익렬 및 1쌍의 저압 터빈익렬(제1 저압 터빈익렬 및 제2 저압 터빈익렬)을 마련하였기 때문에 이들 터빈익렬을 단일의 차실(케이싱)에 수용할 수 있음과 함께, 1쌍의 레이디얼 베어링의 베어링 스팬 내에 고압 터빈익렬 및 1쌍의 저압 터빈익렬(제3 저압 터빈익렬 및 제4 저압 터빈익렬)을 마련하였기 때문에 이들 터빈익렬을 단일의 차실(케이싱)에 수용할 수 있다. 따라서 2차실 구성의 증기 터빈 설비를 실현할 수 있어서 종래의 고성능형 증기 터빈에 비해 설치 면적을 저감할 수 있다.
(3) 몇몇 실시 형태에서는, 상기 (1) 또는 (2)의 구성에 있어서,
상기 중압 터빈익렬, 상기 제1 저압 터빈익렬 및 상기 제2 저압 터빈익렬을 수용하는 제1 케이싱과,
상기 고압 터빈익렬, 상기 제3 저압 터빈익렬 및 상기 제4 저압 터빈익렬을 수용하는 제2 케이싱을 더 구비한다.
상기 (3)의 구성에 따르면, 중압 터빈익렬 및 1쌍의 저압 터빈익렬(제1 저압 터빈익렬 및 제2 저압 터빈익렬)을 제1 케이싱에 수용함과 함께, 고압 터빈익렬 및 1쌍의 저압 터빈익렬(제3 저압 터빈익렬 및 제4 저압 터빈익렬)을 제2 케이싱에 수용하였으므로, 증기 터빈 설비를 2차실 구성으로 하여 종래의 고성능형 증기 터빈에 비해 설치 면적을 저감할 수 있다.
(4) 몇몇 실시 형태에서는, 상기 (3)의 구성에 있어서,
상기 로터 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 스러스트 베어링을 더 구비하고,
상기 스러스트 베어링은 상기 제1 케이싱과 상기 제2 케이싱 사이에 위치한다.
상기 (4)의 구성에 따르면, 스러스트 베어링을 차실 사이(즉, 제1 케이싱과 제2 케이싱 사이)에 배치하였으므로, 축 방향에 있어서의 스러스트 베어링의 양측에 있어서, 케이싱, 및 케이싱 내에 수용되는 부품의 열 신장에 의한 영향을 저감할 수 있다.
(5) 몇몇 실시 형태에서는, 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 구성에 있어서,
상기 제1 저압 터빈익렬은, 상기 중압 터빈익렬에 있어서의 증기 흐름 방향에서 상기 중압 터빈익렬에 대하여 하류측에 위치하고,
상기 중압 터빈익렬로부터 상기 제1 저압 터빈익렬을 향하는 증기 흐름의 일부를 상기 제2 저압 터빈익렬, 상기 제3 저압 터빈익렬 및 상기 제4 저압 터빈익렬로 유도하는 분기 유로를 구비한다.
상기 (5)의 구성에 따르면, 중압 터빈익렬로부터 제1 저압 터빈익렬을 향하는 증기 흐름의 일부를 분기 유로를 통해 제2 저압 터빈익렬, 제3 저압 터빈익렬 및 제4 저압 터빈익렬로 유도하도록 하였으므로, 설치 면적을 저감 가능한 2차실 구성으로 하면서 4류 배기식의 고성능을 갖는 증기 터빈을 실현할 수 있다.
(6) 몇몇 실시 형태에서는, 상기 (5)의 구성에 있어서,
상기 중압 터빈익렬, 상기 제1 저압 터빈익렬 및 상기 제2 저압 터빈익렬을 수용하는 제1 케이싱과,
상기 고압 터빈익렬, 상기 제3 저압 터빈익렬 및 상기 제4 저압 터빈익렬을 수용하는 제2 케이싱을 구비하고,
상기 분기 유로는,
상기 제1 케이싱 내에 있어서, 상기 제1 저압 터빈익렬의 입구측과 상기 제2 저압 터빈익렬의 입구측을 연통하도록 마련되는 제1 내부 유로와,
상기 제2 케이싱 내에 있어서, 상기 제3 저압 터빈익렬의 입구측과 상기 제4 저압 터빈익렬의 입구측을 연통하도록 마련되는 제2 내부 유로와,
상기 제1 케이싱 내의 상기 제1 내부 유로에 일단이 접속되고, 상기 제2 케이싱 내의 상기 제2 내부 유로에 타단이 접속되는 연락관을
포함한다.
상기 (6)의 구성에 따르면, 분기 유로 중, 동일 케이싱에 수용되는 1쌍의 저압 터빈익렬을 연통시키는 부분을 케이싱 내부의 내부 유로로서 마련함과 함께, 분기 유로 중, 제각각의 케이싱에 수용되는 제1/제2 저압 터빈익렬과 제3/제4 저압 터빈익렬 사이를 연통시키는 부분을 연락관에 의하여 형성하였으므로, 증기 터빈 설비의 콤팩트화를 가능하게 하면서 4류 배기식의 증기 터빈 설비를 실현할 수 있다.
(7) 몇몇 실시 형태에서는, 상기 (5) 또는 (6)의 구성에 있어서,
상기 중압 터빈익렬, 상기 제1 저압 터빈익렬 및 상기 제2 저압 터빈익렬을 수용하는 제1 케이싱을 구비하고,
상기 제1 케이싱은,
상기 중압 터빈익렬을 수용하는 내측 케이싱과,
상기 내측 케이싱과, 상기 제1 저압 터빈익렬 및 상기 제2 저압 터빈익렬의 적어도 일부를 수용하는 외측 케이싱을 포함하고,
상기 분기 유로는, 상기 내측 케이싱의 외측면 및 상기 외측 케이싱의 내측면에 의하여 적어도 부분적으로 형성된다.
상기 (7)의 구성에 따르면, 외측 케이싱, 및 해당 외측 케이싱의 내측에 위치하는 내측 케이싱을 이용하여 분기 유로를 적어도 부분적으로 형성하였으므로, 간소한 구성으로 설치 면적을 저감 가능하고 또한 고성능을 갖는 증기 터빈을 실현할 수 있다.
(8) 몇몇 실시 형태에서는, 상기 (5) 또는 (6)의 구성에 있어서,
상기 중압 터빈익렬, 상기 제1 저압 터빈익렬 및 상기 제2 저압 터빈익렬을 수용하는 제1 케이싱을 구비하고,
상기 제1 케이싱은,
상기 중압 터빈익렬을 수용하는 내측 케이싱과,
상기 내측 케이싱과, 상기 제1 저압 터빈익렬 및 상기 제2 저압 터빈익렬의 적어도 일부를 수용하는 외측 케이싱을 포함하고,
상기 분기 유로는, 상기 외측 케이싱의 외부를 통과하는 배관에 의하여 적어도 부분적으로 형성된다.
상기 (8)의 구성에 따르면, 외측 케이싱의 외부를 통과하는 배관에 의하여 분기 유로를 적어도 부분적으로 형성하였으므로, 간소한 구성으로 설치 면적을 저감 가능하고 또한 고성능을 갖는 증기 터빈을 실현할 수 있다.
(9) 몇몇 실시 형태에서는, 상기 (5) 내지 (8) 중 어느 구성에 있어서,
상기 분기 유로에 접속되어, 상기 제1 저압 터빈익렬의 입구의 증기의 압력보다도 저압의 증기를 상기 분기 유로에 도입하기 위한 증기 도입로를 더 구비한다.
상기 (9)의 구성에서는, 분기 유로에 접속되는 상술한 증기 도입로를 마련하였기 때문에, 제3 및 제4 저압 터빈익렬로는, 분기 유로를 통해 제1 저압 터빈익렬의 입구로 유입되는 증기(예를 들어 중압 터빈익렬로부터의 배기나, 보일러의 저압 드럼 또는 저압 증발기로부터의 증기)의 일부에 더해, 증기 도입로로부터 분기 유로에 도입되는 더 저압의 증기가 유도된다. 따라서 상기 (9)의 구성에 따르면 증기 터빈 설비의 출력을 향상시킬 수 있다.
(10) 몇몇 실시 형태에서는, 상기 (1) 내지 (9) 중 어느 구성에 있어서,
상기 고압 터빈익렬을 흐르는 증기와 상기 중압 터빈익렬을 흐르는 증기는, 축 방향에 있어서 서로 역방향으로 흐르도록 구성되고,
상기 제1 저압 터빈익렬을 흐르는 증기와 상기 제2 저압 터빈익렬을 흐르는 증기는, 상기 축 방향에 있어서 서로 역방향으로 흐르도록 구성되고,
상기 제3 저압 터빈익렬을 흐르는 증기와 상기 제4 저압 터빈익렬을 흐르는 증기는, 상기 축 방향에 있어서 서로 역방향으로 흐르도록 구성된다.
상기 (10)의 구성에 따르면, 고압 터빈익렬을 흐르는 증기와 중압 터빈익렬을 흐르는 증기가 축 방향에 있어서 서로 역방향의 흐름으로 되도록, 또한 제1/제2의 1쌍의 저압 터빈익렬의 각각을 흐르는 증기가 축 방향에 있어서 서로 역방향의 흐름으로 되도록 각각의 터빈익렬을 배치하였으므로, 로터 샤프트에 작용하는 스러스트 하중이 균형을 이루게 할 수 있다.
(11) 몇몇 실시 형태에서는, 상기 (1) 내지 (10) 중 어느 구성에 있어서,
상기 제1 저압 터빈익렬 및 상기 제2 저압 터빈익렬로부터의 증기를 복수기를 향하여 배출하기 위한 배기실을 더 구비하고,
상기 배기실은, 해당 배기실의 측방에 위치하는 배기실 출구를 갖는다.
상기 (11)의 구성에 따르면, 제1/제2 저압 터빈익렬을 통과한 증기는, 배기실의 측방에 마련된 배기실 출구를 통해 복수기를 향하여 측방으로 배기된다. 즉, 복수기를 배기실의 측방에 배치할 수 있으므로, 복수기를 배기실의 하방에 위치시키는 경우에 비해 증기 터빈 설비의 높이 방향의 사이즈를 저감시킬 수 있다. 따라서 증기 터빈 설비에 드는 설비 비용을 더 효과적으로 삭감할 수 있다.
(12) 몇몇 실시 형태에서는, 상기 (1) 내지 (11) 중 어느 구성에 있어서,
상기 제1 저압 터빈익렬 및 상기 제2 저압 터빈익렬로부터의 증기를 응축시키기 위한 복수기를 더 구비한다.
(13) 본 발명의 적어도 일 실시 형태에 관한 복합 사이클 플랜트는,
가스 터빈 설비와,
상기 가스 터빈 설비로부터의 배기 가스의 열에 의하여 증기를 생성하기 위한 보일러와,
상기 (1) 내지 (12) 중 어느 것에 기재된 증기 터빈 설비를 구비하고,
상기 증기 터빈 설비는, 상기 보일러에서 생성된 증기에 의하여 구동되도록 구성된다.
상기 (13)의 구성에서는, 1개의 로터 샤프트에 고압 터빈익렬, 중압 터빈익렬 및 제1 내지 제4 저압 터빈익렬을 마련함과 함께, 중압 터빈익렬을 통과한 증기가 제1 내지 제4 저압 터빈익렬의 각각으로 분류되는 4류 배기식으로 하였으므로, 상술한 종래의 4차실 구성의 고성능형 증기 터빈(즉, 고압 터빈익렬, 중압 터빈익렬 및 2조의 복류 배기식 저압 터빈익렬을 포함하는 4류 배기식의 증기 터빈)에 필적하는 성능을 가질 수 있다. 또한 상기 (13)의 구성에서는, 중압 터빈익렬의 양측에 1쌍의 저압 터빈익렬(제1 저압 터빈익렬 및 제2 저압 터빈익렬)을 배치하였으므로 이들 터빈익렬을 하나의 차실에 수용 가능함과 함께, 고압 터빈익렬의 양측에 1쌍의 저압 터빈익렬(제3 저압 터빈익렬 및 제4 저압 터빈익렬)을 배치하였으므로 이들 터빈익렬을 하나의 차실에 수용 가능하며, 이 때문에 2차실 구성의 증기 터빈 설비로 할 수 있다.
즉, 상기 (13)의 구성에 따르면, 종래의 4차실을 갖는 고성능형의 증기 터빈에 상당하는 성능을 실현하면서 종래보다도 차실 수를 저감하여 설치 면적을 저감할 수 있다. 따라서 고성능을 가지면서 설비 비용을 저감 가능한 증기 터빈 설비를 포함하는 복합 사이클 플랜트를 실현할 수 있다.
본 발명의 적어도 일 실시 형태에 따르면, 고성능을 가지면서 설비 비용을 저감 가능한 증기 터빈 설비, 및 이를 구비한 복합 사이클 플랜트가 제공된다.
도 1은 일 실시 형태에 관한 복합 사이클 플랜트의 개략 구성도이다.
도 2는 일 실시 형태에 관한 증기 터빈 설비의 축 방향을 따른 개략 단면도이다.
도 3은 도 2의 A-A 화살표 방향에서 본 단면도(또는 A'-A' 화살표 방향에서 본 단면도)이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 몇몇 실시 형태에 대하여 설명한다. 단, 실시 형태로서 기재되어 있거나 또는 도면에 도시되어 있는 구성 부품의 치수, 재질, 형상, 그의 상대적 배치 등은, 본 발명의 범위를 이에 한정한다는 취지는 아니며 단순한 설명예에 불과하다.
먼저, 도 1을 참조하여, 몇몇 실시 형태에 관한 증기 터빈 설비가 적용되는 복합 사이클 플랜트에 대하여 설명한다.
도 1은, 일 실시 형태에 관한 복합 사이클 플랜트의 개략 구성도이다. 동 도면에 도시한 바와 같이 복합 사이클 플랜트(1)는, 가스 터빈 설비(2)와 배열 회수 보일러(HRSG)(6)(보일러)와 증기 터빈 설비(4)를 구비한 가스 터빈 복합 발전(GTCC) 플랜트이다.
도 1에 도시하는 가스 터빈 설비(2)는 압축기(10)와 연소기(12)와 터빈(14)을 구비하고 있다. 압축기(10)는 공기를 압축하여 압축 공기를 생성하도록 구성된다. 연소기(12)는, 압축기(10)로부터의 압축 공기와 연료(예를 들어 천연가스 등)의 연소 반응에 의하여 연소 가스를 발생시키도록 구성된다. 터빈(14)은, 연소기(12)로부터의 연소 가스에 의하여 회전 구동되도록 구성된다. 터빈(14)에는 회전 샤프트(16)를 개재시켜 발전기(18)가 연결되어 있으며, 터빈(14)의 회전 에너지에 의하여 발전기(18)가 구동되어 전력이 생성되도록 되어 있다. 터빈(14)에서 일을 마친 연소 가스는 배기 가스로서 터빈(14)으로부터 배출되도록 되어 있다.
배열 회수 보일러(6)는, 가스 터빈 설비(2)로부터의 배기 가스의 열에 의하여 증기를 생성하도록 구성되어 있다.
배열 회수 보일러(6)는, 가스 터빈 설비(2)로부터의 배기 가스가 도입되는 덕트(도시되지 않음)와, 해당 덕트의 내부를 통과하도록 마련된 열교환기(도시되지 않음)를 갖는다. 열교환기에는, 후술하는 증기 터빈 설비(4)의 복수기(34)로부터의 복수가 도입되도록 되어 있으며, 이 열교환기에 있어서, 복수와, 상술한 덕트를 흐르는 배기 가스의 열교환에 의하여 증기가 생성되도록 되어 있다.
또한 배열 회수 보일러(6)의 덕트 내를 흘러 열교환기를 통과한 배기 가스는 연돌(도시되지 않음) 등으로부터 배출되도록 되어 있어도 된다.
도 1에 도시하는 증기 터빈 설비(4)는 복수의 터빈익렬(22, 24, 26A 내지 26D)을 포함하며, 배열 회수 보일러(6)로부터의 증기에 의하여 구동되도록 구성되어 있다.
증기 터빈 설비(4)로는 배열 회수 보일러(6)에서 생성된 증기가 유도되도록 되어 있으며, 이 증기에 의하여 증기 터빈 설비(4)가 회전 구동된다. 또한 증기 터빈 설비(4)에는 로터 샤프트(28)를 개재시켜 발전기(32)가 접속되어 있으며, 발전기(32)는 증기 터빈 설비(4)에 의하여 회전 구동되어 전력을 생성하도록 되어 있다.
이하, 몇몇 실시 형태에 관한 증기 터빈 설비(4)에 대하여 더 상세히 설명한다.
도 2는, 일 실시 형태에 관한 증기 터빈 설비(4)의 축 방향을 따른 개략 단면도이다. 또한 도 2 중의 화살표는, 증기 터빈 설비(4)에 있어서의 증기 흐름의 방향을 나타내는 것이다.
도 1 내지 도 2에 도시한 바와 같이 증기 터빈 설비(4)는, 로터 샤프트(28)와, 로터 샤프트(28)를 회전 가능하게 지지하는 제1의 1쌍의 레이디얼 베어링(30A, 30B), 제2의 1쌍의 레이디얼 베어링(31A, 31B) 및 스러스트 베어링(68)과, 로터 샤프트(28)에 마련되는 터빈익렬(22, 24, 26A 내지 26D)과, 제1 케이싱(80) 및 제2 케이싱(82)을 구비하고 있다.
상술한 터빈익렬은, 보일러(상술한 배열 회수 보일러 등)로부터의 고압 증기가 도입되는 고압 터빈익렬(22), 더 저압의 증기(중압 증기)가 도입되는 중압 터빈익렬(24), 및 더욱더 저압의 증기(저압 증기)가 도입되는 제1 저압 터빈익렬(26A) 내지 제4 저압 터빈익렬(26D)을 포함한다.
또한 본 명세서에서는 「저압 터빈익렬」이란, 후술하는 분기 유로(62)의 하류측에 위치하는 터빈익렬을 의미한다.
제1 저압 터빈익렬(26A) 및 제2 저압 터빈익렬(26B)은, 축 방향에 있어서 중압 터빈익렬(24)의 양측에 마련되어 있으며, 중압 터빈익렬(24), 제1 저압 터빈익렬(26A) 및 제2 저압 터빈익렬(26B)은, 제1의 1쌍의 레이디얼 베어링(30A, 30B)의 베어링 스팬 내에 있어서 로터 샤프트(28)의 제1 샤프트부(27)에 마련되어 있다. 그리고 이들 터빈익렬(중압 터빈익렬(24), 제1 저압 터빈익렬(26A) 및 제2 저압 터빈익렬(26B))은 제1 케이싱(80)에 수용되어 있다.
또한 제3 저압 터빈익렬(26C) 및 제4 저압 터빈익렬(26D)은, 축 방향에 있어서 고압 터빈익렬(22)의 양측에 마련되어 있으며, 고압 터빈익렬(22), 제3 저압 터빈익렬(26C) 및 제4 저압 터빈익렬(26D)은, 제2의 1쌍의 레이디얼 베어링(31A, 31B)의 베어링 스팬 내에 있어서 로터 샤프트(28)의 제2 샤프트부(29)에 마련되어 있다. 그리고 이들 터빈익렬(고압 터빈익렬(22), 제3 저압 터빈익렬(26C) 및 제4 저압 터빈익렬(26D))은 제2 케이싱(82)에 수용되어 있다.
또한 축 방향에 있어서, 1쌍의 레이디얼 베어링의 베어링 스팬 내에는 다른 레이디얼 베어링은 마련되어 있지 않다. 즉, 레이디얼 베어링(30A)과 레이디얼 베어링(30B) 사이, 및 레이디얼 베어링(31A)과 레이디얼 베어링(31B) 사이에는 다른 레이디얼 베어링은 마련되어 있지 않다.
제1 샤프트부(27)와 제2 샤프트부(29)는, 제1의 1쌍의 레이디얼 베어링(30A, 30B)과 제2의 1쌍의 레이디얼 베어링(31A, 31B) 사이에 마련되는 커플링(70)(도 2 참조)을 개재시켜 접속되어 있다.
본 명세서에 있어서의 「로터 샤프트」는, 이와 같이 커플링(70)을 개재시켜 접속된 복수의 샤프트부를 포함하고 있어도 된다.
스러스트 베어링(68)은, 축 방향에 있어서 제1 케이싱(80)과 제2 케이싱(82) 사이에 위치하고 있다. 또한 도 2에 도시하는 예시적인 실시 형태에서는, 스러스트 베어링(68)은 제1의 1쌍의 레이디얼 베어링(30A, 30B)과 커플링(70) 사이에 마련되어 있지만, 다른 실시 형태에서는, 제2의 1쌍의 레이디얼 베어링(31A, 31B)과 커플링(70) 사이에 마련되어 있어도 되고, 혹은 레이디얼 베어링(30A)과 레이디얼 베어링(30B) 사이, 또는 레이디얼 베어링(31A)과 레이디얼 베어링(31B) 사이에 마련되어 있어도 된다.
도 2에 도시한 바와 같이, 중압 터빈익렬(24) 및 제 1/제2 저압 터빈익렬(26A, 26B)을 수용하는 제1 케이싱(80)은, 외측 케이싱(20)과, 외측 케이싱(20)의 내부에 마련되는 내측 케이싱(36)을 포함한다. 중압 터빈익렬(24)은 내측 케이싱(36)에 수용되어 있고, 해당 내측 케이싱(36) 및 제 1/제2 저압 터빈익렬(26A, 26B)은 외측 케이싱(20)에 수용되어 있다.
또한 고압 터빈익렬(22) 및 제3/제4 저압 터빈익렬(26C, 26D)을 수용하는 제2 케이싱은, 외측 케이싱(21)과, 외측 케이싱(21)의 내부에 마련되는 내측 케이싱(37)을 포함한다. 고압 터빈익렬(22)은 내측 케이싱(37)에 수용되어 있고, 해당 내측 케이싱(37) 및 제3/제4 저압 터빈익렬(26C, 26D)은 외측 케이싱(21)에 수용되어 있다.
또한 제1 케이싱(80)의 외측 케이싱(20)은, 레이디얼 베어링(30A, 30B)의 직경 방향 외측에 위치하는 베어링 콘부(84)를 포함한다. 또한 제2 케이싱(82)의 외측 케이싱(21)은, 레이디얼 베어링(31A, 31B)의 직경 방향 외측에 위치하는 베어링 콘부(86)를 포함한다.
터빈익렬(22, 24, 26A 내지 26D)은 각각 복수의 정익(7) 및 동익(8)을 포함한다. 복수의 정익(7) 및 동익(8)은 각각 주위 방향으로 배열되어 열을 형성하고 있으며, 축 방향에 있어서 정익(7)의 열과 동익(8)의 열이 교호로 배열되어 있다.
또한 터빈익렬(22, 24, 26A 내지 26D)의 각각은 정익(7)의 열과 동익(8)의 열의 조를 복수 갖고 있어도 된다.
각 터빈익렬(22, 24, 26A 내지 26D)의 정익(7)은, 정지 부재인 내측 케이싱(36, 37) 또는 외측 케이싱(20, 21)에 수납되어 있다.
도 2에 도시하는 예시적인 실시 형태에서는, 고압 터빈익렬(22) 및 중압 터빈익렬(24)의 정익(7)은 내측 케이싱(36, 37) 내에 수납되어 있다. 또한 저압 터빈익렬(26A 내지 26D)은 외측 케이싱(20, 21) 내에 수납되어 있다.
또한 각 터빈익렬(22, 24, 26A 내지 26D)의 동익(8)은 로터 샤프트(28)에 설치되어 있으며, 로터 샤프트(28)와 함께 회전하도록 되어 있다.
고압 터빈익렬(22), 중압 터빈익렬(24)의 입구에는 고압 입구관(38), 중압 입구관(42)이 각각 접속되어 있다. 또한 축 방향에 있어서, 중압 터빈익렬(24)의 입구와 출구 사이의 공간(증기 유로)에 저압 입구관(44)이 접속되어 있다. 또한 고압 터빈익렬(22)의 출구에는 고압 출구관(40)이 접속되어 있다.
고압 터빈익렬(22), 중압 터빈익렬(24) 및 중압 터빈익렬(24)의 입구와 출구 사이의 공간(증기 유로)에는 고압 입구관(38), 중압 입구관(42) 및 저압 입구관(44)을 통해 각각 고압 증기, 중압 증기 및 저압 증기가 도입되도록 되어 있다.
고압 입구관(38), 중압 입구관(42) 및 저압 입구관(44)을 통해 각 터빈익렬에 도입되는 증기는, 상술한 보일러에서 생성된 것이어도 된다. 또한 고압 터빈익렬(22)을 통과하여 고압 출구관(40)으로부터 배출된 증기는 재열기 등에서 재가열된 후, 중압 입구관(42)을 통해 중압 터빈익렬(24)에 도입되도록 되어 있어도 된다.
도 2에 도시한 바와 같이 제1 저압 터빈익렬(26A)은, 중압 터빈익렬(24)에 있어서의 증기 흐름 방향으로 중압 터빈익렬(24)에 대하여 하류측에 위치하고 있다. 즉, 제1 저압 터빈익렬(26A)의 입구로는, 중압 터빈익렬(24)을 통과한 증기가 유입 가능하도록 되어 있다.
그리고 증기 터빈 설비(4)는, 중압 터빈익렬(24)로부터 제1 저압 터빈익렬(26A)을 향하는 증기 흐름의 일부를 제2 저압 터빈익렬(26B), 제3 저압 터빈익렬(26C) 및 제4 저압 터빈익렬(26D)로 유도하는 분기 유로(62)를 구비하고 있다. 즉, 증기 터빈 설비(4)에서는, 중압 터빈익렬(24)을 통과한 증기가 분기 유로(62)를 통해 제1 저압 터빈익렬(26A), 제2 저압 터빈익렬(26B), 제3 저압 터빈익렬(26C) 및 제4 저압 터빈익렬(26D)로 분류되도록 되어 있다.
도 2에 도시하는 예시적인 실시 형태에서는, 분기 유로(62)는, 제1 케이싱(80)의 내부에 마련되는 제1 내부 유로(64), 제2 케이싱(82)의 내부에 마련되는 제2 내부 유로(66), 및 제1 내부 유로(64)와 제2 내부 유로(66) 사이에 마련되는 연락관(65)을 포함한다.
제1 내부 유로(64)는, 제1 케이싱(80) 내에 있어서, 제1 저압 터빈익렬(26A)의 입구측과 제2 저압 터빈익렬(26B)의 입구측을 연통하도록 마련되어 있다.
제2 내부 유로(66)는, 제2 케이싱(82) 내에 있어서, 제3 저압 터빈익렬(26C)의 입구측과 제4 저압 터빈익렬(26D)의 입구측을 연통하도록 마련되어 있다.
연락관(65)은, 제1 케이싱(80) 내의 제1 내부 유로(64)에 일단이 접속되고, 제2 케이싱(82) 내의 제2 내부 유로(66)에 타단이 접속되어 있다.
상술한 분기 유로(62)를 갖는 증기 터빈 설비(4)에서는, 중압 터빈익렬(24)을 통과한 증기의 일부는 제1 저압 터빈익렬(26A)로 유입되고, 나머지의 일부는 제1 내부 유로(64)를 향한다. 그리고 제1 내부 유로(64)로 유입된 증기 중의 일부가 제2 저압 터빈익렬(26B)로 유입되고, 나머지의 일부는 연락관(65)을 통과하여 제2 케이싱(82)의 제2 내부 유로(66)를 향한다. 제2 내부 유로(66)로 유입된 증기 중의 일부는 제3 저압 터빈익렬(26C)로 유입되고, 나머지가 제4 저압 터빈익렬(26D)로 유입된다.
또한 제1 내지 제4 저압 터빈익렬(26A 내지 26D)은, 동일한 단수(정익(7)의 열과 동익(8)의 열의 조의 수)의 정익(7)의 열 및 동익(8)의 열을 갖고 있어도 된다. 도 2는 모식적인 도면이기는 하지만, 도 2에 도시하는 예시적인 실시 형태에서는, 제1 내지 제4 저압 터빈익렬(26A 내지 26D)의 단수는 1단이다.
직경 방향에 있어서 로터 샤프트(28)와 내측 케이싱(36, 37) 사이에는, 유체 누설을 억제하기 위한 시일부가 마련되어 있어도 된다. 예를 들어 도 2에 도시하는 예시적인 실시 형태에서는, 제1 케이싱(80) 내에, 중압 터빈익렬(24)과 제2 저압 터빈익렬(26B) 사이에서의 유체 누설을 억제하는 시일부(60)가 마련되어 있다. 또한 제2 케이싱(82) 내에, 고압 터빈익렬(22)과 제3 저압 터빈익렬(26C) 및 제4 저압 터빈익렬(26D) 사이에서의 유체 누설을 각각 억제하는 시일부(61, 63)가 마련되어 있다.
이와 같은 증기 터빈 설비(4)에 있어서 각 터빈익렬(22, 24, 26A 내지 26D)에 증기가 도입되면, 증기가 정익(7)을 통과할 때 팽창하여 증속되고, 이리하여 증속된 증기가 동익(8)에 대하여 일을 하여 로터 샤프트(28)를 회전시키도록 되어 있다.
또한 증기 터빈 설비(4)는 1쌍의 배기실(50) 및 1쌍의 배기실(52)을 구비하고 있다. 1쌍의 배기실(50)은 저압 터빈익렬(26A, 26B)의 하류측에 각각 위치하도록 마련되어 있다. 또한 1쌍의 배기실(52)은 저압 터빈익렬(26C, 26D)의 하류측에 각각 위치하도록 마련되어 있다.
저압 터빈익렬(26A, 26B)을 통과한 증기는 플로 가이드(54)로 안내되어 배기실(50)로 유입되고, 배기실(50)의 내부를 통과하여, 배기실(50)에 마련된 배기실 출구(51)(도 3 참조)를 통해 배출되도록 되어 있다.
또한 저압 터빈익렬(26C, 26D)을 통과한 증기는 플로 가이드(55)로 안내되어 배기실(52)로 유입되고, 배기실(52)의 내부를 통과하여, 배기실(52)에 마련된 배기실 출구(53)(도 3 참조)를 통해 배출되도록 되어 있다.
배기실 출구(51, 53)의 하류측에는 복수기(34)(도 1 참조)가 마련되어 있으며, 배기실 출구(51, 53)로부터 배출된 증기는 복수기(34)로 유입되도록 되어 있다. 복수기(34)에서는, 냉각수와의 열교환에 의하여 증기가 냉각되고 응축되어 응축수(복수)가 생성된다.
몇몇 실시 형태에서는, 배기실(50, 52)의 하방측에 배기실 출구(51, 53)가 각각 마련됨과 함께, 배기실(50, 52)의 하방에 복수기(34)가 마련되어 있어도 된다. 또한 몇몇 실시 형태에서는, 배기실(50, 52)의 측방에 배기실 출구(51, 53)가 각각 마련됨과 함께, 배기실(50, 52)의 측방에 복수기(34)가 마련되어 있어도 된다.
상술한 실시 형태에 관한 증기 터빈 설비(4)는, 1개의 로터 샤프트(28)에 고압 터빈익렬(22), 중압 터빈익렬(24) 및 제1 내지 제4 저압 터빈익렬(26A 내지 26D)을 마련함과 함께, 중압 터빈익렬(24)을 통과한 증기가 제1 내지 제4 저압 터빈익렬(26A 내지 26D)의 각각으로 분류되는 4류 배기식의 증기 터빈 설비(4)이다. 따라서 종래의 4차실 구성의 고성능형 증기 터빈(즉, 고압 터빈익렬, 중압 터빈익렬 및 2조의 복류 배기식 저압 터빈익렬을 포함하는 4류 배기식의 증기 터빈)에 필적하는 성능을 가질 수 있다. 또한 상술한 실시 형태에 관한 증기 터빈 설비(4)에서는, 중압 터빈익렬(24)의 양측에 1쌍의 저압 터빈익렬(제1 저압 터빈익렬(26A) 및 제2 저압 터빈익렬(26B))을 배치하였으므로 이들 터빈익렬을 하나의 차실(제1 케이싱(80))에 수용 가능함과 함께, 고압 터빈익렬(22)의 양측에 1쌍의 저압 터빈익렬(제3 저압 터빈익렬(26C) 및 제4 저압 터빈익렬(26D))을 배치하였으므로 이들 터빈익렬을 하나의 차실(제2 케이싱(82))에 수용 가능하며, 이 때문에 2차실 구성의 증기 터빈 설비(4)로 할 수 있다.
즉, 상술한 증기 터빈 설비(4)에 따르면, 종래의 4차실을 갖는 고성능형의 증기 터빈에 상당하는 성능을 실현하면서 종래보다도 차실 수를 저감하여 설치 면적을 저감할 수 있다. 따라서 고성능을 가지면서 설비 비용을 저감 가능한 증기 터빈 설비를 실현할 수 있다.
또한 상술한 실시 형태에 관한 증기 터빈 설비(4)에서는, 1쌍의 레이디얼 베어링(30A, 30B)의 베어링 스팬 내에 중압 터빈익렬(24) 및 1쌍의 저압 터빈익렬(제1 저압 터빈익렬(26A) 및 제2 저압 터빈익렬(26B))을 마련하였기 때문에 이들 터빈익렬을 단일의 차실(제1 케이싱(80))에 수용할 수 있음과 함께, 1쌍의 레이디얼 베어링(31A, 31B)의 베어링 스팬 내에 고압 터빈익렬(22) 및 1쌍의 저압 터빈익렬(제3 저압 터빈익렬(26C) 및 제4 저압 터빈익렬(26D))을 마련하였기 때문에 이들 터빈익렬을 단일의 차실(제2 케이싱(82))에 수용할 수 있다. 따라서 2차실 구성의 증기 터빈 설비(4)를 실현할 수 있어서 종래의 고성능형 증기 터빈에 비해 설치 면적을 저감할 수 있다.
또한 상술한 실시 형태에 관한 증기 터빈 설비(4)에서는, 로터 샤프트(28)를 회전 가능하게 지지하는 스러스트 베어링(68)을 차실 사이(즉, 제1 케이싱(80)과 제2 케이싱(82) 사이)에 배치하였으므로, 로터 샤프트(28)의 축 방향에 있어서의 열 신장의 기점을 차실 사이에 위치시킬 수 있다. 이것에 의하여, 축 방향에 있어서의 스러스트 베어링(68)의 양측에 있어서, 제1 케이싱(80), 제2 케이싱(82), 및 이들 케이싱 내에 수용되는 부품의 열 신장에 의한 영향을 저감할 수 있다.
또한 상술한 실시 형태에 관한 증기 터빈 설비(4)에서는, 중압 터빈익렬(24)로부터 제1 저압 터빈익렬(26A)을 향하는 증기 흐름의 일부를 분기 유로(62)를 통해 제2 저압 터빈익렬(26B), 제3 저압 터빈익렬(26C) 및 제4 저압 터빈익렬(26C)로 유도하도록 하였으므로, 설치 면적을 저감 가능한 2차실 구성으로 하면서 4류 배기식의 고성능을 갖는 증기 터빈 설비(4)를 실현할 수 있다.
도 2에 도시하는 예시적인 실시 형태에서는, 분기 유로(62) 중 제1 내부 유로(64)는, 제1 케이싱(80)의 내측 케이싱(36)의 외주면(36a) 및 외측 케이싱(20)의 내주면(20a)에 의하여 형성된 환형의 유로이다. 또한 분기 유로(62) 중 제2 내부 유로(66)는, 제2 케이싱(82)의 내측 케이싱(37)의 외주면(37a) 및 외측 케이싱(21)의 내주면(21a)에 의하여 형성된 환형의 유로이다.
이와 같이 외측 케이싱(20, 21) 및 해당 외측 케이싱(20, 21)의 내측에 위치하는 내측 케이싱(36, 37)을 이용하여 분기 유로(62)를 적어도 부분적으로 형성하였으므로, 간소한 구성으로 설치 면적을 저감 가능하고 또한 고성능을 갖는 증기 터빈 설비(4)를 실현할 수 있다.
또한 분기 유로(62) 중 제1 내부 유로(64) 및 제2 내부 유로(66)를 환형의 유로로 함으로써 분기 유로(62)의 유로 면적을 크게 확보하기 쉽다.
외측 케이싱(20, 21)은 판금으로 제작된 것이어도 된다. 또한 내측 케이싱(36, 37)은 주물로서 제작된 것이어도 된다.
중압 터빈익렬(24)의 하류측에 마련되는 분기 유로(62)를 흐르는 증기는 비교적 온도가 낮으며, 이 비교적 저압의 증기의 압력과, 외측 케이싱(20, 21)의 외측의 압력(통상은 대기압)의 차는 비교적 작기 때문에, 외측 케이싱(20, 21)을 판금으로 제작하더라도 필요한 강도를 갖게 할 수 있다. 따라서 외측 케이싱(20, 21)을 판금으로 제작함으로써, 증기 터빈 설비(4)로서 필요로 하는 강도를 갖게 하면서 상술한 증기 터빈 설비(4)를 비교적 저비용으로 실현할 수 있다.
도 2에 도시하는 실시 형태에서는, 외측 케이싱(20)보다도 직경 방향 내측이자 내측 케이싱(36)보다도 직경 방향 외측에, 제1 내부 유로(64)에 있어서의 증기의 흐름을 안내하기 위한 가이드 부재(48)가 마련되어 있다. 가이드 부재(48)는, 증기 터빈 설비(4)의 축 방향에 있어서, 1쌍의 저압 터빈익렬(26A, 26B) 사이의 중앙 위치를 향함에 따라 로터 샤프트(28)의 중심축 O로부터 점차 멀어지도록 축 방향에 대하여 경사지게 마련되어 있다.
또한 도 2에 도시하는 실시 형태에서는, 외측 케이싱(21)보다도 직경 방향 내측이자 내측 케이싱(37)보다도 직경 방향 외측에, 제2 내부 유로(66)에 있어서의 증기의 흐름을 안내하기 위한 가이드 부재(49)가 마련되어 있다. 가이드 부재(49)는, 증기 터빈 설비(4)의 축 방향에 있어서, 1쌍의 저압 터빈익렬(26C, 26D) 사이의 중앙 위치를 향함에 따라 로터 샤프트(28)의 중심축 O로부터 점차 멀어지도록 축 방향에 대하여 경사지게 마련되어 있다.
또한 도 2에 도시하는 실시 형태에서는, 내측 케이싱(36, 37)의 외주면(36a, 37a)은 각각, 축 방향을 따른 단면에 있어서, 직경 방향 외측을 향하여 돌출하는 볼록 곡면을 포함하는 매끄러운 형상을 갖고 있다.
상술한 가이드 부재(48, 49)를 마련함으로써, 또는 상술한 바와 같이 내측 케이싱(36, 37)의 외주면(36a, 37a)을 매끄러운 형상으로 함으로써 분기 유로(62)에 있어서의 증기 흐름의 교란을 저감할 수 있으며, 따라서 유체 손실을 저감할 수 있다.
분기 유로(62)를 형성하는 부재, 혹은 분기 유로(62) 내에 마련되는 부재의 표면에는 단열재가 마련되어 있어도 된다. 예를 들어 도 2에 도시하는 실시 형태에서는, 제1 내부 유로(64) 및 제2 내부 유로(66)(분기 유로(62))를 형성하는 내측 케이싱(36, 37)의 외주면(36a, 37a)에 단열재(56, 57)가 마련되어 있다. 또한 특별히 도시하지는 않지만, 고압 입구관(38)이나 고압 출구관(40) 중 제2 내부 유로(66)(분기 유로(62))를 통과하는 부분에 단열재가 마련되어 있어도 된다. 또한 도 2에 도시한 바와 같이, 분기 유로(62)를 형성하는 외측 케이싱(20, 21)의 내주면(20a, 21a)이나, 가이드 부재(48, 49)의 표면에 단열재(58, 59)를 마련해도 된다.
상술한 단열재를 마련함으로써, 비교적 고온의 증기가 흐르는 내측 케이싱(36, 37), 고압 입구관(38), 또는 고압 출구관(40) 등으로부터, 비교적 저온의 증기가 흐르는 제1 내부 유로(64) 및 제2 내부 유로(66)(분기 유로(62))로의 방열을 억제할 수 있다. 따라서 이와 같은 방열에 기인하는 증기 터빈 설비(4)의 효율 저하를 억제할 수 있다.
몇몇 실시 형태에서는, 분기 유로(62)는, 외측 케이싱(20)(제1 케이싱(80)) 또는 외측 케이싱(21)(제2 케이싱(82))의 외부를 통과하는 배관에 의하여 적어도 부분적으로 형성되어 있어도 된다.
특별히 도시하지는 않지만, 예를 들어 일 실시 형태에서는, 분기 유로(62)는, 제1 케이싱(80)의 외부를 통과하여 제1 저압 터빈익렬(26A)의 입구측과 제2 저압 터빈익렬(26B)의 입구측을 연통시키는 제1 배관과, 제2 케이싱(82)의 외측을 통과하여 제3 저압 터빈익렬(26C)의 입구측과 제4 저압 터빈익렬(26D)의 입구측을 연통시키는 제2 배관과, 제1 배관과 제2 배관 사이에 마련되는 연락관을 포함한다. 이 연락관은, 상술한 제1 배관에 일단이 접속됨과 함께, 상술한 제2 배관에 타단이 접속된다.
이와 같이 외측 케이싱(20, 21)의 외부를 통과하는 배관에 의하여 분기 유로(62)를 적어도 부분적으로 형성함으로써, 간소한 구성으로 설치 면적을 저감 가능하고 또한 고성능을 갖는 증기 터빈 설비(4)를 실현할 수 있다.
도 2에 도시하는 예시적인 실시 형태에서는, 분기 유로(62)의 연락관(65)에 증기 도입로(74)가 접속되어 있다. 증기 도입로(74)는, 제1 저압 터빈익렬(26A)의 입구의 증기의 압력보다도 저압의 증기를 연락관(65)(분기 유로(62))에 도입하도록 구성되어 있다.
이와 같이 증기 도입로(74)를 통해 제1 저압 터빈익렬(26A)의 입구의 증기의 압력보다도 저압의 증기를 연락관(65)(분기 유로(62))에 도입함으로써, 제3 저압 터빈익렬(26C) 및 제4 저압 터빈익렬(26D)로는, 중압 터빈익렬(24)을 통과 후 제1 저압 터빈익렬(26A)의 입구로 유입되는 증기의 일부에 더해, 증기 도입로(74)로부터 분기 유로(62)로 도입되는 더 저압의 증기가 유도된다. 따라서 증기 터빈 설비(4)의 출력을 향상시킬 수 있다.
또한 도 2에 도시하는 실시 형태에서는, 분기 유로(62)의 연락관(65)은 제1 케이싱(80) 및 제2 케이싱(82)의 외부를 통과하므로, 이 연락관(65)에 대하여 증기 도입로(74)를 용이하게 접속할 수 있다.
또한 도 2에 도시하는 예시적인 실시 형태에서는, 고압 터빈익렬(22)을 흐르는 증기와 중압 터빈익렬(24)을 흐르는 증기가 축 방향에 있어서 서로 역방향으로 흐르도록 고압 터빈익렬(22) 및 중압 터빈익렬(24)이 배치되어 있다. 또한 제1 저압 터빈익렬(26A)을 흐르는 증기와 제2 저압 터빈익렬(26B)를 흐르는 증기가 축 방향에 있어서 서로 역방향으로 흐르도록 제1 저압 터빈익렬(26A) 및 제2 저압 터빈익렬(26B)이 배치되어 있다. 또한 제3 저압 터빈익렬(26C)을 흐르는 증기와 제4 저압 터빈익렬(26D)을 흐르는 증기가 축 방향에 있어서 서로 역방향으로 흐르도록 제3 저압 터빈익렬(26C) 및 제4 저압 터빈익렬(26D)가 배치되어 있다.
이와 같이, 고압 터빈익렬(22)을 흐르는 증기와 중압 터빈익렬(24)을 흐르는 증기가 축 방향에 있어서 서로 역방향의 흐름으로 되도록, 또한 제1 저압 터빈익렬(26A) 및 제2 터빈익렬(26B)의 각각을 흐르는 증기가 축 방향에 있어서 서로 역방향의 흐름으로 되도록 각각의 터빈익렬을 배치하였으므로, 로터 샤프트(28)에 작용하는 스러스트 하중이 균형을 이루게 할 수 있다.
또한 제3 저압 터빈익렬(26C) 및 제4 저압 터빈익렬(26D)의 각각을 흐르는 증기가 축 방향에 있어서 서로 역방향의 흐름으로 되도록 각각의 터빈익렬을 배치하였으므로, 로터 샤프트(28)에 작용하는 스러스트 하중이 더 효과적으로 균형을 이루게 할 수 있다.
도 3은, 일 실시 형태에 관한 증기 터빈 설비(4)의 배기실(50) 또는 배기실(52)의 개략 단면도이며, 도 2의 A-A 화살표 방향에서 본 단면도, 또는 A'-A' 화살표 방향에서 본 단면도이다.
몇몇 실시 형태에서는, 도 3에 도시한 바와 같이 증기 터빈 설비(4)의 배기실(50, 52)은, 해당 배기실(50, 52)의 측방에 위치하는 배기실 출구(51, 53)를 갖고 있어도 된다.
여기서 배기실(50, 52)의 측방이란, 배기실(50, 52)을 축 방향에서 본 때(도 3 참조), 로터 샤프트(28)의 중심축 O로부터 수평 방향으로 이격되는 방향을 말한다.
이 경우, 제1/제2 저압 터빈익렬(26A, 26B) 및 제3/제4 저압 터빈익렬(26C, 26D)을 통과한 증기는, 배기실(50, 52)의 측방에 마련된 배기실 출구(51, 53)를 통해 복수기(34)를 향하여 측방으로 배기된다. 즉, 복수기(34)를 배기실(50, 52)의 측방에 배치할 수 있으므로, 복수기(34)를 배기실(50, 52)의 하방에 위치시키는 경우에 비해 증기 터빈 설비(4)의 높이 방향의 사이즈를 저감시킬 수 있다. 따라서 증기 터빈 설비(4)에 드는 설비 비용을 더 효과적으로 삭감할 수 있다.
또한 복수기(34)는 케이싱마다 1대 마련되어 있어도 된다. 즉, 제1 케이싱(80)에 대하여 마련되는 1쌍의 배기실(50)에 대응하여 1대의 복수기(34)가 마련됨과 함께, 제2 케이싱(82)에 대하여 마련되는 1쌍의 배기실(52)에 대응하여 1대의 복수기(34)가 마련되어 있어도 된다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 상술한 실시 형태에 한정되지 않으며, 상술한 실시 형태에 변형을 가한 형태나, 이들 형태를 적절히 조합한 형태도 포함한다.
본 명세서에 있어서, 「어느 방향으로」, 「어느 방향을 따라」, 「평행」, 「직교」, 「중심」, 「동심」 혹은 「동축」 등의, 상대적 혹은 절대적인 배치를 나타내는 표현은, 엄밀히 그와 같은 배치를 나타낼 뿐 아니라, 공차, 혹은 동일한 기능이 얻어지는 정도의 각도나 거리를 갖고 상대적으로 변위되어 있는 상태도 나타내는 것으로 한다.
예를 들어 「동일」, 「동등」 및 「균질」 등의, 사물이 동등한 상태인 것을 나타내는 표현은, 엄밀히 동등한 상태를 나타낼 뿐 아니라, 공차, 혹은 동일한 기능이 얻어지는 정도의 차가 존재하고 있는 상태도 나타내는 것으로 한다.
또한 본 명세서에 있어서, 사각 형상이나 원통 형상 등의 형상을 나타내는 표현은, 기하학적으로 엄밀한 의미에서의 사각 형상이나 원통 형상 등의 형상을 나타낼 뿐 아니라, 동일한 효과가 얻어지는 범위에서 요철부나 모따기부 등을 포함하는 형상도 나타내는 것으로 한다.
또한 본 명세서에 있어서, 일 구성 요소를 「구비한다」, 「포함한다」, 또는 「갖는다」라는 표현은, 다른 구성 요소의 존재를 제외하는 배타적인 표현은 아니다.
1: 복합 사이클 플랜트
2: 가스 터빈 설비
4: 증기 터빈 설비
6: 배열 회수 보일러
7: 정익
8: 동익
10: 압축기
12: 연소기
14: 터빈
16: 회전 샤프트
18: 발전기
20: 외측 케이싱
20a: 내주면
21: 외측 케이싱
21a: 내주면
22: 고압 터빈익렬
24: 중압 터빈익렬
26A: 제1 저압 터빈익렬
26B: 제2 저압 터빈익렬
26C: 제3 저압 터빈익렬
26D: 제4 저압 터빈익렬
27: 제1 샤프트부
28: 로터 샤프트
29: 제2 샤프트부
30A, 30B: 레이디얼 베어링
31A, 31B: 레이디얼 베어링
32: 발전기
34: 복수기
36: 내측 케이싱
36a: 외주면
37: 내측 케이싱
37a: 외주면
38: 고압 입구관
40: 고압 출구관
42: 중압 입구관
44: 저압 입구관
48: 가이드 부재
49: 가이드 부재
50: 배기실
51: 배기실 출구
52: 배기실
53: 배기실 출구
54: 플로 가이드
55: 플로 가이드
56: 단열재
57: 단열재
58: 단열재
59: 단열재
60: 시일부
61: 시일부
62: 분기 유로
63: 시일부
64: 제1 내부 유로
65: 연락관
66: 제2 내부 유로
68: 스러스트 베어링
70: 커플링
74: 증기 도입로
80: 제1 케이싱
82: 제2 케이싱
84: 베어링 콘부
86: 베어링 콘부
O: 중심축

Claims (13)

  1. 로터 샤프트와,
    상기 로터 샤프트에 마련된 고압 터빈익렬 및 중압 터빈익렬과,
    상기 중압 터빈익렬의 양측에 있어서 상기 로터 샤프트에 마련된 제1 저압 터빈익렬 및 제2 저압 터빈익렬과,
    상기 고압 터빈익렬의 양측에 있어서 상기 로터 샤프트에 마련된 제3 저압 터빈익렬 및 제4 저압 터빈익렬을
    구비하고,
    상기 중압 터빈익렬을 통과한 증기가 상기 제1 저압 터빈익렬, 상기 제2 저압 터빈익렬, 상기 제3 저압 터빈익렬 및 상기 제4 저압 터빈익렬로 분류되도록 구성되고,
    상기 로터 샤프트를 회전 가능하게 지지하기 위한 제1의 1쌍의 레이디얼 베어링 및 제2의 1쌍의 레이디얼 베어링을 더 구비하고,
    상기 중압 터빈익렬, 상기 제1 저압 터빈익렬 및 상기 제2 저압 터빈익렬은, 상기 제1의 1쌍의 레이디얼 베어링의 베어링 스팬 내에 있어서 상기 로터 샤프트에 마련되고,
    상기 고압 터빈익렬, 상기 제3 저압 터빈익렬 및 상기 제4 저압 터빈익렬은, 상기 제2의 1쌍의 레이디얼 베어링의 베어링 스팬 내에 있어서 상기 로터 샤프트에 마련된
    것을 특징으로 하는 증기 터빈 설비.
  2. 로터 샤프트와,
    상기 로터 샤프트에 마련된 고압 터빈익렬 및 중압 터빈익렬과,
    상기 중압 터빈익렬의 양측에 있어서 상기 로터 샤프트에 마련된 제1 저압 터빈익렬 및 제2 저압 터빈익렬과,
    상기 고압 터빈익렬의 양측에 있어서 상기 로터 샤프트에 마련된 제3 저압 터빈익렬 및 제4 저압 터빈익렬을
    구비하고,
    상기 중압 터빈익렬을 통과한 증기가 상기 제1 저압 터빈익렬, 상기 제2 저압 터빈익렬, 상기 제3 저압 터빈익렬 및 상기 제4 저압 터빈익렬로 분류되도록 구성되고,
    상기 중압 터빈익렬, 상기 제1 저압 터빈익렬 및 상기 제2 저압 터빈익렬을 수용하는 제1 케이싱과,
    상기 고압 터빈익렬, 상기 제3 저압 터빈익렬 및 상기 제4 저압 터빈익렬을 수용하는 제2 케이싱을 더 구비하는
    것을 특징으로 하는 증기 터빈 설비.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 로터 샤프트를 회전 가능하게 지지하는 스러스트 베어링을 더 구비하고,
    상기 스러스트 베어링은 상기 제1 케이싱과 상기 제2 케이싱 사이에 위치하는
    것을 특징으로 하는 증기 터빈 설비.
  4. 로터 샤프트와,
    상기 로터 샤프트에 마련된 고압 터빈익렬 및 중압 터빈익렬과,
    상기 중압 터빈익렬의 양측에 있어서 상기 로터 샤프트에 마련된 제1 저압 터빈익렬 및 제2 저압 터빈익렬과,
    상기 고압 터빈익렬의 양측에 있어서 상기 로터 샤프트에 마련된 제3 저압 터빈익렬 및 제4 저압 터빈익렬을
    구비하고,
    상기 중압 터빈익렬을 통과한 증기가 상기 제1 저압 터빈익렬, 상기 제2 저압 터빈익렬, 상기 제3 저압 터빈익렬 및 상기 제4 저압 터빈익렬로 분류되도록 구성되고,
    상기 제1 저압 터빈익렬은, 상기 중압 터빈익렬에 있어서의 증기 흐름 방향에서 상기 중압 터빈익렬에 대하여 하류측에 위치하고,
    상기 중압 터빈익렬로부터 상기 제1 저압 터빈익렬을 향하는 증기 흐름의 일부를 상기 제2 저압 터빈익렬, 상기 제3 저압 터빈익렬 및 상기 제4 저압 터빈익렬로 유도하는 분기 유로를 구비하는
    것을 특징으로 하는 증기 터빈 설비.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 중압 터빈익렬, 상기 제1 저압 터빈익렬 및 상기 제2 저압 터빈익렬을 수용하는 제1 케이싱과,
    상기 고압 터빈익렬, 상기 제3 저압 터빈익렬 및 상기 제4 저압 터빈익렬을 수용하는 제2 케이싱을 구비하고,
    상기 분기 유로는,
    상기 제1 케이싱 내에 있어서, 상기 제1 저압 터빈익렬의 입구측과 상기 제2 저압 터빈익렬의 입구측을 연통하도록 마련되는 제1 내부 유로와,
    상기 제2 케이싱 내에 있어서, 상기 제3 저압 터빈익렬의 입구측과 상기 제4 저압 터빈익렬의 입구측을 연통하도록 마련되는 제2 내부 유로와,
    상기 제1 케이싱 내의 상기 제1 내부 유로에 일단이 접속되고, 상기 제2 케이싱 내의 상기 제2 내부 유로에 타단이 접속되는 연락관을
    포함하는
    것을 특징으로 하는 증기 터빈 설비.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 중압 터빈익렬, 상기 제1 저압 터빈익렬 및 상기 제2 저압 터빈익렬을 수용하는 제1 케이싱을 구비하고,
    상기 제1 케이싱은,
    상기 중압 터빈익렬을 수용하는 내측 케이싱과,
    상기 내측 케이싱과, 상기 제1 저압 터빈익렬 및 상기 제2 저압 터빈익렬의 적어도 일부를 수용하는 외측 케이싱을 포함하고,
    상기 분기 유로는, 상기 내측 케이싱의 외측면 및 상기 외측 케이싱의 내측면에 의하여 적어도 부분적으로 형성되는
    것을 특징으로 하는 증기 터빈 설비.
  7. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 중압 터빈익렬, 상기 제1 저압 터빈익렬 및 상기 제2 저압 터빈익렬을 수용하는 제1 케이싱을 구비하고,
    상기 제1 케이싱은,
    상기 중압 터빈익렬을 수용하는 내측 케이싱과,
    상기 내측 케이싱과, 상기 제1 저압 터빈익렬 및 상기 제2 저압 터빈익렬의 적어도 일부를 수용하는 외측 케이싱을 포함하고,
    상기 분기 유로는, 상기 외측 케이싱의 외부를 통과하는 배관에 의하여 적어도 부분적으로 형성되는
    것을 특징으로 하는 증기 터빈 설비.
  8. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 분기 유로에 접속되어, 상기 제1 저압 터빈익렬의 입구의 증기의 압력보다도 저압의 증기를 상기 분기 유로에 도입하기 위한 증기 도입로를 더 구비하는
    것을 특징으로 하는 증기 터빈 설비.
  9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고압 터빈익렬을 흐르는 증기와 상기 중압 터빈익렬을 흐르는 증기는, 축 방향에 있어서 서로 역방향으로 흐르도록 구성되고,
    상기 제1 저압 터빈익렬을 흐르는 증기와 상기 제2 저압 터빈익렬을 흐르는 증기는, 상기 축 방향에 있어서 서로 역방향으로 흐르도록 구성되고,
    상기 제3 저압 터빈익렬을 흐르는 증기와 상기 제4 저압 터빈익렬을 흐르는 증기는, 상기 축 방향에 있어서 서로 역방향으로 흐르도록 구성된
    것을 특징으로 하는 증기 터빈 설비.
  10. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 저압 터빈익렬 및 상기 제2 저압 터빈익렬로부터의 증기를 복수기를 향하여 배출하기 위한 배기실을 더 구비하고,
    상기 배기실은, 해당 배기실의 측방에 위치하는 배기실 출구를 갖는
    것을 특징으로 하는 증기 터빈 설비.
  11. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 저압 터빈익렬 및 상기 제2 저압 터빈익렬로부터의 증기를 응축시키기 위한 복수기를 더 구비하는
    것을 특징으로 하는 증기 터빈 설비.
  12. 가스 터빈 설비와,
    상기 가스 터빈 설비로부터의 배기 가스의 열에 의하여 증기를 생성하기 위한 보일러와,
    제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 증기 터빈 설비를 구비하고,
    상기 증기 터빈 설비는, 상기 보일러에서 생성된 증기에 의하여 구동되도록 구성된
    것을 특징으로 하는 복합 사이클 플랜트.
  13. 삭제
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