(57)【要約】【課題】軸流タービン入口構造内部の流動抵抗を低減しつつ、タービン初段落に流入する流れの周方向分布の不均一化を是正して、タービンプラント効率を向上させることができる軸流タービンを提供する。【解決手段】複流型蒸気タービンのタービン入口構造であって、タービン入口構造内に、下方に向かって扁平状に形成された蒸気流路３８と、蒸気流路中心部のタービン軸方向両側壁にそれぞれ形成され、タービン段落に連通し蒸気供給配管から供給されると共にタービン周方向に二分された蒸気が流通するタービン段落入口２４を構成する、段落入口カバー２３と、前記タービン段落入口下半の外周に、周方向に向かって複数設けられた、タービン軸心に向かって凸するように扁平した円形断面を有する第１の補強リブ４４と、を備えるタービン入口構造。【選択図】  図７
2011069265.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複流型蒸気タービンのタービン入口構造であって、
前記タービン入口構造内に、下方に向かって扁平状に形成された蒸気流路と、
前記蒸気流路中心部のタービン軸方向両側壁にそれぞれ形成され、タービン段落に連通し蒸気供給配管から供給されると共にタービン周方向に二分された蒸気が流通するタービン段落入口を構成する、段落入口カバーと、
前記タービン段落入口下半の外周側に、周方向に沿って複数設けられ、タービン半径方向に沿って凸するように扁平した円形断面を有する第１の補強リブとを備えることを特徴とするタービン入口構造。
【請求項２】
請求項１記載のタービン入口構造であって、
前記タービン入口構造の上半部に設けられ、絞り流路を形成する絞りダクトと、
前記タービン入口構造上半部の低流速領域に設けられ、扁平した円形断面を有し、該断面の長手方向の中心軸が垂直線に対してなす角度が、前記垂直線に対して前記タービン入口構造上半部の低流速領域と高流速領域との境界である境界線がなす角度以上、前記垂直線に対して前記絞りダクトの側壁内面がなす角度以下である第２の補強リブとを備えることを特徴とするタービン入口構造。
【請求項３】
請求項１記載のタービン入口構造であって、
前記タービン入口構造の上半部に設けられ、絞り流路を形成する絞りダクトと、
前記タービン入口構造上半部の低流速領域に設けられ、前記絞りダクトの側壁内面に略平行な方向に凸するように扁平した円形断面を有する第２の補強リブとを備えることを特徴とするタービン入口構造。
【請求項４】
請求項１記載のタービン入口構造であって、
前記タービン入口構造の上半部に設けられ、絞り流路を形成する絞りダクトと、
前記タービン入口構造上半部の低流速領域に設けられ、前記タービン入口構造上半部の低流速領域と高流速領域との境界である境界線に略平行な方向に凸するように扁平した円形断面を有する第２の補強リブとを備えることを特徴とするタービン入口構造。
【請求項５】
請求項２記載のタービン入口構造であって、
前記タービン段落入口上半の外周に、周方向に沿って複数設けられた、円形状の断面を有する第３の補強リブを備え、
前記第１の補強リブは、周方向の配置間隔が、前記第３の補強リブの周方向の配置間隔より狭く配置されていることを特徴とするタービン入口構造。
【請求項６】
請求項５記載のタービン入口構造であって、
前記第１の補強リブ、及び前記第３の補強リブの断面形状は、楕円形，長手方向の縁が弓形状に形成された矩形、または対称翼形であることを特徴とするタービン入口構造。
【請求項７】
請求項１記載のタービン入口構造であって、
タービン段落入口上半の外周側、かつタービン入口部中心を通る仮想鉛直線に対してタービン周方向両側に２０°傾斜する仮想斜線より前記縁直線側に配置され、鉛直方向に沿って凸する扁平した円形断面を有する補強リブを備えることを特徴とするタービン入口構造。
【請求項８】
請求項２記載のタービン入口構造であって、
タービン段落入口上半の外周側、かつタービン入口部中心を通る仮想鉛直線に対してタービン周方向両側に２０°傾斜する仮想斜線より前記縁直線側に配置され、鉛直方向に沿って凸する扁平した円形断面を有する補強リブを備えることを特徴とするタービン入口構造。
【請求項９】
蒸気供給配管と、該蒸気供給配管と連通するタービン入口部と、該タービン入口部のタービン軸方向両側に設けられ、前記タービン入口部と連通するタービン段落部とを備える複流型蒸気タービンであって、
タービン入口構造内に、下方に向かって扁平状に形成された蒸気流路と、
前記蒸気流路中心部のタービン軸方向両側壁にそれぞれ形成され、タービン段落に連通し蒸気供給配管から供給されると共にタービン周方向に二分された蒸気が流通するタービン段落入口を構成する、段落入口カバーと、
前記タービン段落入口下半の外周側に、周方向に沿って複数設けられ、タービン半径方向に沿って凸するように扁平した円形断面を有する第１の補強リブとを備えることを特徴とする複流型蒸気タービン。
【請求項１０】
請求項９記載の複流型蒸気タービンであって、
前記タービン入口構造の上半部に設けられ、絞り流路を形成する絞りダクトと、
前記タービン入口構造上半部の低流速領域に設けられ、扁平した円形断面を有し、該断面の長手方向の中心軸が垂直線に対してなす角度が、前記垂直線に対して前記タービン入口構造上半部の低流速領域と高流速領域との境界である境界線がなす角度以上、前記垂直線に対して前記絞りダクトの側壁内面がなす角度以下である第２の補強リブとを備えることを特徴とする複流型蒸気タービン。
【請求項１１】
請求項９記載の複流型蒸気タービンであって、
前記タービン入口構造の上半部に設けられ、絞り流路を形成する絞りダクトと、
前記タービン入口構造上半部の低流速領域に設けられ、前記絞りダクトの側壁内面に略平行な方向に凸するように扁平した円形断面を有する第２の補強リブとを備えることを特徴とする複流型蒸気タービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気タービンに係り、特に、複流型タービン入口構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービンでは、蒸気供給配管から絞りダクトを介して供給された蒸気を内部で周方向に二分して、タービン軸方向両側に設置されたタービン段落に導く複流型のタービン入口構造を用いる際、タービン入口構造内部に補強リブを設けて補強を図っている（特許文献１等参照）。
【０００３】
また、蒸気タービンの低圧タービンに複流型タービン入口構造を用いる際、タービン入口部内部の蒸気の流れを均一化するために複数の分流板を設置して分流させることにより、低圧タービン初段静翼に流入する蒸気流の周方向分布の均一化を図る技術が提案されている（特許文献２等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５４−４４１１３号公報
【特許文献２】特開平９−１５８７０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されているように、タービン入口構造内の蒸気流路は、一種の圧力容器となっているため、通常、内圧により外側に膨張しようとする力に抗するための補強部材として流路中にリブを配置している。
【０００６】
しかしながら、従来の複流型タービン入口構造では、構造内部に設けられたリブの配置位置や断面形状は、複流型タービン入口構造内の実際の蒸気流の特徴を考慮していない。
そのため、リブ自体が流体抵抗となり、圧力損失を著しく増加させる原因となっていた。
特に、タービン入口構造内の局所的な損失の増加は、タービン初段落に流入する流れの周方向分布の不均一をも生み、結果的にプラント効率低下の一因と成り得る。一方で、リブを減らすと、その分タービン入口構造本体の肉厚を厚く頑強に製造する必要があるためコスト増加に繋がってしまう。
【０００７】
タービン初段落に流入する流れの周方向分布の不均一を是正する手段として、ガイド板を設置する技術が知られている（例えば特許文献２）。しかしながら、タービン入口内部の流れは、タービン段落内より低流速ながらも数十ｍ／ｓ程度の速度を有するため、流入角度とガイド板のなす角度の差が大きい（例えば１５〜２０）と、ガイド板の先端部で容易にはく離する。従って、単にガイド板を設置するだけでは、所望の効果を得ることは容易ではない。また、主流中に複数のガイド板を設置することは、不必要な摩擦抵抗を増加させ、さらに材料費や製作費の増加にも繋がる。
【０００８】
従って、本発明の目的は、蒸気タービン入口構造内部の流動抵抗を低減し、タービン初段落に流入する流れの周方向分布の不均一化を是正し、タービンプラント効率を向上させることができる蒸気タービンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、複流型蒸気タービンのタービン入口構造内に下方に向かって扁平状に形成された蒸気流路の中心部のタービン軸方向両側壁にそれぞれ形成され、タービン段落に連通し蒸気供給配管から供給されると共にタービン周方向に二分された蒸気が流通するタービン段落入口の下半の外周に、タービン軸心に向かって凸するように扁平した円形断面を有する第１の補強リブを、周方向に向かって複数設けた。より具体的には、本発明の目的は、特許請求の範囲の各請求項に記載した構成により達成される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、蒸気タービン入口構造内部の流動抵抗を低減し、タービン初段落に流入する流れの周方向分布の不均一化を是正し、タービンプラント効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】蒸気タービンの基本構造を模式的に表す系統図である。
【図２】蒸気タービンのタービン入口部の基本構造を概略的に表した側面断面図である。
【図３】蒸気タービンのタービン入口部の基本構造を概略的に表した正面断面図である。
【図４】図２中の点線円で囲んだタービン段落入口近傍部分の拡大図である。
【図５】タービン入口部内における作動流体の速度領域の一具体例を模式的に表した図である。
【図６】タービン入口部内における作動流体の挙動を説明する説明図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る蒸気タービンのタービン入口部の基本構造を表す正面断面図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る蒸気タービンのタービン入口部中心部の拡大図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態に係る蒸気タービンに用いられるリブの断面構造を示した図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係る蒸気タービンのタービン入口部の基本構造を表す正面断面図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態に係る蒸気タービンのタービン入口部上半部の拡大図である。
【図１２】本発明の第３の実施の形態に係る蒸気タービンのタービン入口部中心部の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明を実施するための形態について、適宜図を参照して詳細に説明する。なお、各図面を通し、同等の構成要素には同一の符号を付してある。
【実施例１】
【００１３】
本発明の第１の実施の形態として、本発明を蒸気タービンに適用した例について、以下図面を用いて詳細に説明する。
【００１４】
図１は、蒸気タービンの基本構造を模式的に表した系統図である。図２は、蒸気タービンのタービン入口部の基本構造を概略的に表した側面断面図である。図３は、蒸気タービンのタービン入口部の基本構造を概略的に表した正面断面図である。図４は、図２中の点線円で囲んだタービン段落入口近傍部分の拡大図である。
【００１５】
図１に図示するように、蒸気タービンでは、ボイラー等の蒸気発生器（図示せず）で加圧・加熱された蒸気を主蒸気配管１を通して高圧タービン２に送る。高圧タービン２にて仕事をした蒸気は、再熱器３で再び加熱された後、中圧タービン４へと送られる。本実施の形態では、中圧タービン４は、複流型構造をしており、中圧タービン車室中央のタービン入口部５から流入した蒸気は、タービン軸方向前後（図中では左右）に分かれ、それぞれ別々のタービン段落６ａおよび６ｂでタービンを回転させ、仕事を行う。中圧タービン４から排出された蒸気は、クロスオーバ管（連絡管）７を通り、低圧タービン８ａおよび８ｂに送られる。本実施の形態では、低圧タービン８ａ，８ｂも複流型であり、中圧タービン４と同様に、低圧タービン車室中央のタービン入口部９から流入した蒸気は、タービン軸方向前後（図中では左右）に分かれ、それぞれ別のタービン段落１０ａおよび１０ｂで仕事を行う。高圧タービン２，中圧タービン４，低圧タービン８ａ、および低圧タービン８ｂは、回転可能なタービンロータ１１で機械的に連結されており、タービンロータ１１に連結された発電機１２によって、回転仕事を電力に変換する。低圧タービン８ａおよび８ｂから排出された蒸気は、さらに下流に設置された復水器（図示せず）に導入され、そこで凝縮されて復水となり、再び蒸気発生器に還流する。
【００１６】
本発明は、蒸気タービンにおいては、中圧タービン入口部と低圧タービン入口部を対象とするが、本実施の形態では、低圧タービン入口部に本発明を適用した例について説明する。なお、現行蒸気タービンの基本構造として図１に複流型の中圧タービンの例を用いたが、本発明は低圧タービン入り口部に単独で適用可能であるため、高中圧一体型など、他の型式の蒸気タービンにも当然適用可能である。
【００１７】
まず、図２乃至４を用いて、一般的な複流型低圧タービンのタービン入口構造の基本構造について説明する。
【００１８】
図２に図示するように、低圧タービンのタービン入口部９は、内車室１３のタービン軸方向中央付近に設けられ、クロスオーバ管７の末端とフランジ部１４を介して接続し、フランジ部１４直下の円筒形の喉付根部１５から、下方に向かって段階的に平たく扁平した形状に変化する構造となっている。従って、タービン入口部９の内部には、第１および第２の絞り流路を含む、タービン入口部絞りダクト１７，タービン入口部上半部１８、およびタービン入口部下半部１９によって形成される扁平流路３８が形成されている。
【００１９】
タービン入口部９は、クロスオーバ管７から供給された蒸気流を絞る第１の絞り流路１６を構成するタービン入口部絞りダクト１７と、タービン入口部絞りダクト１７の下方に接続するタービン入口部上半部１８と、タービン入口部上半部１８に接続するタービン入口部下半部１９とを備える。
【００２０】
また、タービン入口部９の内部には、第１および第２の絞り流路を含む、タービン入口部絞りダクト１７，タービン入口部上半部１８、およびタービン入口部下半部１９によって形成される扁平流路３８が形成されている。
【００２１】
図３に図示するように、タービン入口部上半部１８とタービン入口部下半部１９は、フランジ部２０を介して接続されている。タービン入口部上半部１８とタービン入口部下半部１９との間の、タービン入口部中心部２１には、図２に図示するように蒸気流を絞る第２の絞り流路２２を構成する段落入口カバー２３が設けられている。段落入口カバー２３の内周側は空洞に形成されており、タービン段落１０ａ，１０ｂに連通する段落入口２４を構成している。
【００２２】
図３に図示するように、タービン軸方向から見たタービン入口部９の断面は、喉付根部１５から下方へ向かって徐々に幅が膨らみ、段落入口２４より下方から再び徐々に縮小する梨型構造を有する。また、本実施の形態で対象とする低圧タービンのタービン入口部９は、クロスオーバ管７の中心を通る鉛直断面とタービン軸の中心を通る鉛直断面は一致する。そのため、タービン入口部９は、タービン軸方向からみて左右対称の構造をしている。
【００２３】
タービン入口部９は、高圧の蒸気が流入するため、一種の圧力容器となっており、内圧により外側に膨張しようとする力が働く。これに抗するため、段落入口カバー２３には、タービン入口部９の構造強度を補強する補強部材として断面が円形状のリブ２５が段落入口２４に沿って周方向に一定間隔をおいて複数配置されている。また、タービン入口部絞りダクト１７で構成される第１の絞り流路１６の蒸気流れ方向下流側（以下、単に下流側と記載する）であって、破線２６で示した内車室１３の外周壁の設置位置付近にも断面が円形状のリブ２７を複数備える。
【００２４】
図４に、図２中の点線円Ａで囲んだ段落入口近傍部分を拡大し、構造を詳細に示す。
【００２５】
段落入口２４を構成する段落入口カバー２３は、タービン周方向に半環状に構成されたダイヤフラム固定部材２８ａおよび２８ｂと、ダイヤフラム固定部材２８ａおよび２８ｂの外周側にそれぞれ設けられ、第２の絞り流路２２を形成する、タービン周方向に半環状に構成された絞り部用部材２９ａおよび２９ｂとで構成される。ダイヤフラム固定部材２８ａおよび２８ｂは、それぞれタービン入口部上半部１８を構成する入口部壁面３０ａおよび３０ｂに固定される。
【００２６】
ダイヤフラム固定部材２８ａ，２８ｂの内周側には、それぞれダイヤフラム外輪３１ａおよび３１ｂが取り付けられている。ダイヤフラム外輪３１ａ，３１ｂの内周側にはそれぞれタービン周方向に複数の静翼３２が取り付けられており、静翼３２の内周側は、ダイヤフラム内輪３３で固定されている。また静翼３２の下流側にはそれぞれ対応する動翼３４がタービン周方向に複数設けられており、動翼３４は、タービン入口部中心にタービン軸方向に沿って回転可能に設けられたタービンロータ１１のディスク３５に固定されている。
【００２７】
また、第２の絞り流路２２の下流側には、ダイヤフラム固定部材２８ａおよび２８ｂに接続するリブ２５（破線にて図示）がタービン周方向に、段落入口２４に沿って複数設置され、タービン入口部が内圧により外側に膨らむことを抑制している。
【００２８】
次に、図５および図６を用いて、タービン入口部９内における蒸気の流れの様子について概略的に説明する。図５は、タービン入口部内における蒸気の挙動を模式的に表した図である。図６は、タービン入口部内における蒸気の速度領域を模式的に表した図である。
なお、図５及び６に示した蒸気流の挙動は、ＣＦＤ解析結果から得られた新たな知見に基づくものである。
【００２９】
前述したように、低圧タービンのタービン入口部９は、タービン軸方向から見て、左右対称の構造をしている。そのため、図５に示すように、クロスオーバ管７から流入した蒸気は、タービン入口部９に流入した直後にタービン周方向（図中では左右）に二分される。左右に分流した流れは、一部は半径流３６として直接タービン入口中心部２１の方向へ流れ、残りの流れは周方向速度成分が与えられた周方向流３７として、タービン入口部９の扁平流路３８の膨らみ部に回り込み、タービン下方へ流れる。タービン入口部下半部１９へ向かった一部の周方向流は、段落入口２４に近い側から順にタービン軸心へ向きを変え、第２の絞り流路２２で更に流れを絞られた後、タービン軸方向の軸流流れとなって段落入口２４を通過し、タービン段落に流出する。
【００３０】
図６に、タービン入口部内における蒸気の速度領域を模式的に示す。タービン入口部９内を流れる蒸気流は、主に相対的に流速の速い領域と、流速の低い領域とに分類できる。
相対的に流速の速い領域を高流速領域３９、流速の低い領域を低流速領域４０ａおよび４０ｂとする。
【００３１】
高流速領域３９とは、タービン入口部絞りダクト１７を含むタービン入口部９上半において、喉付根部１５からほぼ垂直下方に延伸し、第２の絞り流路２２上半までを覆う領域（図６の網掛け部）をいう。より狭義には、高流速領域３９とは、喉付根部１５両縁（４１ａ，４１ｂ）と上半側のダイヤフラム固定部材２８の周方向両端の外周側縁（４２ａ，４２ｂ）とを夫々結ぶ境界線４３ａおよび４３ｂと、段落入口２４上半と、及び喉付根部１５で囲まれた領域である。高流速領域３９は、図５に示すように、クロスオーバ管７からタービン入口部９に流入した蒸気が、慣性力によって壁面からはく離し、真直ぐ下方の段落入口に向かって流れることで形成される。
【００３２】
低流速流域４０とは、扁平流路３８のうち高流速領域３９以外のその他の部分を言う。
低流速領域４０は、さらに、低流速領域上半部４０ａと低流速領域下半部４０ｂとに分類することができる。低流速領域上半部４０ａとは、タービン入口部９上半の、高流速流域３９を除く部分であり、低流速領域下半部４０ｂとは、タービン入口部下半部１９の扁平流路全領域をいう。
【００３３】
基本的には、クロスオーバ管７からタービン入口部９に流入した蒸気の大部分が、そのまま慣性力で真直ぐ下方の段落入口２４に向かって流れようとする。従って、蒸気流の一部は、第２の絞り流路２２の周囲を回りこんで段落入口２４に流入することになり、低流速領域４０が高流速領域３９の周囲に形成される。ここで、低流速領域下半部４０ｂの流れ４８は、高流速領域３９の約２倍の断面積がある低流速領域４０ａを通過するため、平均流速は約半分になり、第２の絞り流路２２で絞られた後の軸流速に比べて周方向速度成分が小さいため、タービン入口部中心から放射状に引かれた仮想線に沿って、タービン入口部中心に向かって略真直ぐに流入する。
【００３４】
以上を踏まえ、本発明の実施の形態に係るタービン入口構造を以下に説明する。
【００３５】
図７は、本発明の第１の実施の形態に係る複流型蒸気タービンのタービン入口部の基本構造を概略的に表す正面断面図である。図８は、本発明の第１の実施の形態に係る複流型蒸気タービンのタービン入口部のタービン入口中心部を拡大した図である。図９は本発明の第１の実施の形態に係る複流型蒸気タービンに用いられるリブの断面構造を示した図である。これらの図において先の各図と同様の部分に相当する箇所には同符号を付して説明を省略する。
【００３６】
図７に示すように、本実施の形態では、段落入口カバー上半部２３ａには、タービン入口部９の構造強度を補強する補強部材として円形状の断面を有するリブ２５が周方向に段落入口に沿って複数設けられている。一方、本実施の形態では、段落入口カバー下半部２３ｂに、流線型状の断面を有するリブ４４がタービン周方向に段落入口に沿って複数設けられていることを特徴とする。
【００３７】
図８に示すように、リブ４４は、断面が楕円型状を有しており、断面の長手方向の中心軸４５が、タービン入口部中心（タービン軸心４６）から放射状に仮想的に引いた仮想線４７に沿うように配置されている。なお、図９に図示するように、リブ４４の断面は、楕円型状４４ａ，長手方向の縁が弓形状を有する矩型４４ｂ，船型４４ｃ、および対象翼型状４４ｄ等の左右対称に扁平した円形断面であればよく、リブ４４は、タービン半径方向に凸するように配置されれば良い。
【００３８】
次に本実施の形態の作用効果について説明する。図５に示したように、低流速領域下半部４０ｂでは、蒸気は、タービン入口部中心から放射状に引かれた仮想線に沿って、タービン入口部中心に向かって略真直ぐに流入する流れ４８を形成する。よって、扁平した円形状断面を有するリブ４４を、タービン半径方向に向かって凸するように配置することで、タービン入口部中心に向かって略真直ぐに流入する流れに対してリブによる抵抗を低下させることができる。
【００３９】
よって、本実施の形態の構造によれば、タービン入口部下半部内のタービン入口部中心に向かって真直ぐに流入してくる流れ４８に対しても、リブによる流動抵抗を抑制し、従来のタービン入口構造よりも損失を低下させることができ、タービンプラントの効率を向上することができる。
【実施例２】
【００４０】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図１０は、本発明の第２の実施の形態に係る蒸気タービンのタービン入口部の基本構造を概略的に表す正面断面図である。
これらの図において先の各図と同様の部分に相当する箇所には同符号を付して説明を省略する。
【００４１】
本実施の形態では、第１の実施の形態の特徴に加えて、断面が流線型状のリブ４９を、タービン入口部上半部１８の高流速領域３９の外側に設置した。
【００４２】
リブ４９の断面形状は、第１の実施の形態と同様、図９に示した楕円型状，長手方向の縁が弓形状を有する矩型，船型、および対象翼型状等の左右対称の扁平した円形状であれば良い。
【００４３】
ここで、図１１を用いて上半部低流速領域４０ａについて詳細に説明する。図１１は、タービン入口部上半部１８の拡大図である。上半部低流速領域４０ａは、喉付根部縁４１から仮想的に引いた垂直線５０に対して上半部低流速領域４０ａと高流速領域３９との境界である境界線４３がなす角度αから、垂直線５０に対し、タービン入口部絞りダクトの側壁内面５１がなす角度βまでの範囲の間に形成される。ここで角度βから角度αを引いた差を低速領域始端角度γ（＝β−α）とする。上半部低流速領域４０ａに設置されるリブ４９は、垂直線５０に対して断面の長手方向の中心線５２がなす角度（以下、リブ設置角度φと記載する）が、角度αから角度βの範囲内になるように設置される。より望ましくは、リブ４９のリブ設置角度φはβと略等しいか、またはφ＝α＋０.５×γとなる様に設置するのが良い。
【００４４】
次に、図１０に示すように、本実施の形態では、段落入口カバー上半部２３ａに設けられた円形状のリブ２５は、段落入口カバー下半部２３ｂのリブ４４よりも、周方向の間隔を広く設けている。これにより、高流速領域３９内におけるリブによる流動抵抗をさらに低下させることができる。なお、段落部入口カバー上半部２３ａのリブ２５および下半部のリブ４４を上方から下方に向かって、周方向の配置間隔を徐々に狭めて配置しても良い。
【００４５】
但し、本実施の形態においては、リブの数が減った分、強度を補う程度の断面積を有したリブを配置する必要がある。
【００４６】
本実施の形態の構造によれば、第１の実施の形態の効果に加え、タービン入口上半部においても高流速領域を避けて流線型状のリブを配置することで、高流速領域におけるリブによる流動抵抗を抑制して、従来のタービン入口構造よりも損失を低下させることができる。これによりタービンプラントの効率を向上させることができる。また材料費や製作費等のコストの上昇を抑制して必要な構造強度を維持することができる。
【実施例３】
【００４７】
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。図１２は、本発明の第３の実施の形態に係る蒸気タービンのタービン入口部中心部の基本構造を概略的に表す正面断面図である。これらの図において先の各図と同様の部分に相当する箇所には同符号を付して説明を省略する。
【００４８】
本実施の形態は、第１または第２の実施形態と基本構造は同一であり、異なる構造箇所についてのみ以下説明する。
【００４９】
本実施の形態では、タービン入口部中心４６を通る仮想の鉛直線５３に対し、タービン周方向両側に２０°傾斜する仮想の斜線５４を設定する。段落入口部カバー上半部２３ａの斜線５４上、または斜線５４より鉛直線５３側にリブを設置する場合は、鉛直方向に沿って凸するように左右対称に扁平した円形断面を有するリブ５５を設置する。なお、リブ５５の断面形状は、図９に図示するように、楕円型状４４ａ，長手方向の縁が弓形状を有する矩型４４ｂ，船型４４ｃ、および対象翼型状４４ｄ等の左右対称に扁平した円形断面であればよい。
【００５０】
タービン入口部の構造強度の点から、段落入口部カバー上半部において、より中心線（鉛直線５３）にリブを寄せて配置する必要がある場合がある。一方、高流速領域３９内では、中心線（鉛直線５３）に近づくほど、流速が上がり、リブによる流動抵抗が大きくなる傾向にある。
【００５１】
しかしながら、本実施の形態の構造によれば、第１または第２の実施の形態の効果に加えて、タービン入口部の構造強度の点から、段落入口部カバー上半部において、より中心にリブを配置する必要がある場合でも、高流速領域におけるリブによる流動抵抗を抑制して、従来のタービン入口構造よりも損失を低下させることができる。
【００５２】
以上、本発明は、ＣＦＤ解析結果から得られた知見に基づいて考案したものであり、その効果を従来技術と比較して、より確実に期待できる。
【００５３】
従って、本発明のタービン入口構造によれば、タービン入口部内の圧力損失を低減し、タービンプラント効率を向上させることができる。
【符号の説明】
【００５４】
５，９  タービン入口部
７  クロスオーバ管
８ａ，８ｂ  低圧タービン
１０ａ，１０ｂ  タービン段落
１１  タービンロータ
１５  喉付根部
１６  第１の絞り流路
１７  タービン入口部絞りダクト
１８  タービン入口部上半部
１９  タービン入口部下半部
２１  タービン入口部中心部
２２  第２の絞り流路
２３  段落入口カバー
２４  段落入口
２５，２７，４４，４９，５５  リブ
３０ａ，３０ｂ  入口部壁面
３６  半径流
３７  周方向流
３８  扁平流路
３９  高流速領域
４０ａ，４０ｂ  低流速領域
４１ａ，４１ｂ  喉付根部縁
４３ａ，４３ｂ，４３ｃ  高流速領域境界線
４６  タービン軸心
４７  仮想線
４８  下半部流れ
５０  垂直線
５１  タービン入口部絞りダクトの側壁内面
５３  鉛直線
５４  斜線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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