(57)【要約】【課題】蒸気タービンの排気室を通って復水器に向かう排気の流れを整流して排気室による排気の圧力回復性能を向上させたタービン排気装置を提供する。【解決手段】タービンロータ１を内包する排気室内部ケーシング２と、排気室内部ケーシングを収容して排気室４を内部に形成する排気室外部ケーシング５と、排気室内部ケーシングの出口部にフローガイド６を設置し、蒸気タービンから排気されて復水器に向かう排気の流れを整流する環状のディフューザ流路１１をフローガイド６とタービンロータ１の軸受を覆うベアリングコーン３との間に形成し、排気室内部ケーシング２の側面で、環状のディフューザ流路１１の出口上部側となる位置に前記複数の支持部材７の一端を取り付け、排気室外部ケーシング５の上部に前記支持部材７の他端を取り付けて排気室内部ケーシング２を吊下げるように構成した。【選択図】図１
2015048717.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンロータを内包する排気室内部ケーシングと、排気室内部ケーシングを収容して復水器に連通する排気室を内部に形成する上部と下部とに分割して構成された排気室外部ケーシングと、排気室内部ケーシングの出口部にフローガイドを設置し、蒸気タービンから排気されて復水器に向かう排気の流れを整流する環状のディフューザ流路を前記フローガイドとタービンロータの軸受を覆うベアリングコーンとの間に形成したタービン排気装置において、
前記排気室内部ケーシングの側面で、環状のディフューザ流路の出口上部側となる位置に複数の支持部材の一端を取り付け、
分割された前記排気室外部ケーシングの上部に複数の支持部材の他端を取り付けて、これらの支持部材を介して排気室内部ケーシングを排気室外部ケーシングから吊下げて支持するように構成したことを特徴とするタービン排気装置。
【請求項２】
タービンロータを内包する排気室内部ケーシングと、排気室内部ケーシングを収容して復水器に連通する排気室を内部に形成する上部と下部とに分割して構成された排気室外部ケーシングと、排気室内部ケーシングの出口部にフローガイドを設置し、蒸気タービンから排気されて復水器に向かう排気の流れを整流する環状のディフューザ流路を前記フローガイドとタービンロータの軸受を覆うベアリングコーンとの間に形成したタービン排気装置の改造方法において、
下部の排気室外部ケーシングに設置されて前記排気室内部ケーシングを下方から支持している既設の支持部材を取り除き、
前記排気室内部ケーシングの側面で、環状のディフューザ流路の出口上部側となる位置に、取り除いた既設の支持部材に替えて複数の新たな支持部材の一端を取り付けると共に、分割された前記排気室外部ケーシングの上部にこれらの新たな支持部材の他端を取り付けて前記新たな支持部材を介して排気室内部ケーシングを排気室外部ケーシングから吊下げて支持するように改造させたことを特徴とするタービン排気装置の改造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はタービン排気装置及びタービン排気装置の改造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
復水器を有する蒸気タービン設備において、蒸気タービンの内部で仕事をして蒸気タービンから排気された蒸気は、この蒸気タービンの下流の排気室を通って圧力回復した後に蒸気タービンの下流側に設置した復水器に流入して復水に戻される。
【０００３】
そして、復水器から復水系統を通じてボイラに供給された復水は、このボイラで加熱されて蒸気となり、再度、蒸気タービンに供給されて前記蒸気タービンで仕事を行う。
【０００４】
復水器の内圧は復水器に供給される冷却水である海水の温度と流量で概ね規定されるので、蒸気タービンの排気室での圧力回復幅が大きいほど蒸気タービンの出口圧力が低くなるため、その分だけ蒸気タービンでの仕事量が増加し、蒸気タービンの駆動によって得られるエネルギーが増加する。
【０００５】
したがって、排気室の圧力回復性能は蒸気タービンのプラント性能に大きく影響を与えることになる。
【０００６】
公知例の特開２０１２−１１２２５４号公報には、低圧蒸気タービンの内車室を、この内車室の外側に設けられて内車室を覆う低圧蒸気タービンの外車室から独立させて基礎に支持固定し、内車室の沈み込みを防止するために、支持部材を前記基礎に設けると共に支持板を前記支持部材に設けた構造の低圧蒸気タービンの車室構造に関する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−１１２２５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記した特開２０１２−１１２２５４号公報に開示された技術では、低圧蒸気タービンの内車室を支持するために外車室下部に内車室を支持する支持板が配置されているため、低圧蒸気タービンから排気室を通って復水器へ向かう排気の流れが支持板によって阻害されて、排気室による排気の圧力回復性能が抑制されるという課題がある。
【０００９】
本発明の目的は、蒸気タービンの排気室を通って復水器に向かう排気の流れを整流して、排気室による排気の圧力回復性能を向上させたタービン排気装置及びタービン排気装置の改造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のタービン排気装置は、タービンロータを内包する排気室内部ケーシングと、排気室内部ケーシングを収容して復水器に連通する排気室を内部に形成する上部と下部とに分割して構成された排気室外部ケーシングと、排気室内部ケーシングの出口部にフローガイドを設置し、蒸気タービンから排気されて復水器に向かう排気の流れを整流する環状のディフューザ流路を前記フローガイドとタービンロータの軸受を覆うベアリングコーンとの間に形成したタービン排気装置において、前記排気室内部ケーシングの側面で、環状のディフューザ流路の出口上部側となる位置に複数の支持部材の一端を取り付け、分割された前記排気室外部ケーシングの上部に複数の支持部材の他端を取り付けて、これらの支持部材を介して排気室内部ケーシングを排気室外部ケーシングから吊下げて支持するように構成したことを特徴とする。
【００１１】
また本発明のタービン排気装置の改造方法は、タービンロータを内包する排気室内部ケーシングと、排気室内部ケーシングを収容して復水器に連通する排気室を内部に形成する上部と下部とに分割して構成された排気室外部ケーシングと、排気室内部ケーシングの出口部にフローガイドを設置し、蒸気タービンから排気されて復水器に向かう排気の流れを整流する環状のディフューザ流路を前記フローガイドとタービンロータの軸受を覆うベアリングコーンとの間に形成したタービン排気装置の改造方法において、下部の排気室外部ケーシングに設置されて前記排気室内部ケーシングを下方から支持している既設の支持部材を取り除き、前記排気室内部ケーシングの側面で、環状のディフューザ流路の出口上部側となる位置に、取り除いた既設の支持部材に替えて複数の新たな支持部材の一端を取り付けると共に、分割された前記排気室外部ケーシングの上部にこれらの新たな支持部材の他端を取り付けて前記新たな支持部材を介して排気室内部ケーシングを排気室外部ケーシングから吊下げて支持するように改造させたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、蒸気タービンの排気室を通って復水器に向かう排気の流れを整流して、排気室による排気の圧力回復性能を向上させたタービン排気装置及びタービン排気装置の改造方法が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は本発明の第１実施例であるタービン排気装置の基本構造を模式的に表した断面図。
【図２】図２は図１に示した第１実施例のタービン排気装置の側断面図。
【図３】図３は本発明の第２実施例であるタービン排気装置の改造方法が適用されたタービン排気装置を模式的に表した断面図。
【図４】図４は図３に示した第２実施例のタービン排気装置の改造方法が適用されたタービン排気装置の側断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施例であるタービン排気装置について図面を参照して以下に説明する。
【実施例１】
【００１５】
本発明の第１実施例であるタービン排気装置について図１及び図２を用いて説明する。
【００１６】
図１及び図２に示した本実施例のタービン排気装置２０は、蒸気タービンのタービンロータ１を内部に包含する排気室内部ケーシング２と、タービンロータ１の軸受を覆うベアリングコーン３と、前記排気室内部ケーシング２及びベアリングコーン３を収容すると共に、復水器に連通する排気室４を内部に形成する上部と下部とに分割された排気室外部ケーシング５とを備えている。
【００１７】
前記排気室内部ケーシング２の端部となる排気室内部ケーシング２の出口部にフローガイド６を設置し、このフローガイド６とベアリングコーン３との間に、蒸気タービンから排気されて復水器に向かう排気の流れを整流する環状のディフューザ流路１１を形成している。
【００１８】
そして、本実施例のタービン排気装置２０においては、排気室内部ケーシング２の側面に該排気室内部ケーシング２を支持する４本の支持部材７の一端を取り付け、これらの支持部材７の取り付け位置が環状のディフューザ流路１１の出口上流側となる位置に配設されている。
【００１９】
環状のディフューザ流路１１の出口上流側となる位置の排気室内部ケーシング２の側面に設置した４本の支持部材７の他端は、この排気室内部ケーシング２を内部に収容して覆っている排気室外部ケーシング５の内側上部に取り付けられており、この排気室内部ケーシング２が前記４本の支持部材７によって排気室外部ケーシング５の上部から吊り下げられて支持するように構成されている。
【００２０】
本実施例のタービン排気装置２０を上記した構成にしたことによって、蒸気タービン（図示せず）から排気され、排気室内部ケーシング２の出口部に設けたフローガイド６を経て復水器（図示せず）に向かう排気の流れに対して、環状のディフューザ流路１１の出口上流側となる位置の排気室内部ケーシング２の側面に設置した４本の支持部材７によって、この排気の流れを阻害する鉛直上向きの排気の流れを環状のディフューザ流路１１の出口上流側で発生する。
【００２１】
また、環状のディフューザ流路１１の出口上流側から復水器入口の下流に向かって流れる排気の流れは整流される傾向がある。
【００２２】
その結果、本実施例のタービン排気装置２０においては、環状のディフューザ流路１１の出口上流側となる位置に設置した排気室内部ケーシング２を支持する前記支持部材７によって、前記ディフューザ流路１１の出口の上流側で、蒸気タービンから排気されフローガイド６を経て復水器に向かう排気の流れを阻害する鉛直上向きの排気の流れを生じさせることによって、環状のディフューザ流路１１の出口上流側から復水器入口の下流に向かって流れる排気の流れは整流されて、排気全体の流れ損失を小さくし、ひいては排気室による排気の圧力回復性能を向上させることが可能となる。
【００２３】
図１及び図２に示したように本実施例のタービン排気装置２０は、蒸気タービンのタービンロータ１を駆動させた後の蒸気の排気を下方の復水器（図示せず）に導くものである。
【００２４】
そして本実施例のタービン排気装置２０を構成する排気室内部ケーシング２には、図示は省略するが、排気室内部ケーシング２の内周側にダイヤフラム外輪とダイヤフラム内輪によって支持される静翼を備えており、この静翼はタービンロータ１に設置された動翼と共に蒸気タービンのタービン段落を形成している。
【００２５】
排気室内部ケーシング２の内周側には、前記した静翼の取り付け部であるダイヤフラムが環状に設けられている。
【００２６】
環状に配置された静止側のダイヤフラムと回転側のタービンロータ１は、適当な間隙を介して対向して配設されている。
【００２７】
排気室内部ケーシング２は、側面に取り付けられた４本の支持部材７（図１及び図２では前側の２本の支持部材７のみ表示）によって排気室外部ケーシング５の上部から吊下げられるように、前記排気室外部ケーシング５に支持されている。
【００２８】
排気室外部ケーシング５は、排気室内部ケーシング２及びベアリングコーン３を覆っており、タービンロータ１の中心軸を含む水平面付近の高さで上下に分割された構成となっている。
【００２９】
上下に分割された排気室外部ケーシング５の上半側の外壁面は、図２に示すように天井部が弧状に形成されている。
【００３０】
また、上下に分割された排気室外部ケーシング５の下半側の外壁面は、水平断面が矩形の枠体で形成されている。
【００３１】
前述した復水器に連通する排気室４は、この排気室外部ケーシング５と排気室内部ケーシング２及びベアリングコーン３とで囲われた空間に形成されている。
【００３２】
排気室内部ケーシング２の端部に設けたフローガイド６を流下し、環状のディフューザ流路１１を経由して復水器に導かれる排気の流れ損失は、復水器に向かう流れ方向と逆方向に流れる鉛直上向きの流れで排気の流れ損失が最大となり、それを中心に、フローガイド６を流下した排気の吹き出し方向が周方向に移動するにつれて排気の流れ損失が減少して、鉛直下向きの排気の流れで排気の流れ損失が最小となる。
【００３３】
この一因としては、下方に位置する復水器に向かう排気のうち、下向きの排気の流れは急転向することがないので乱れが小さい安定した挙動を示すのに対して、排気の流れが鉛直方向上向きの流れに近付くほど、排気の流れが排気室外部ケーシング５と排気室内部ケーシング２で何度も跳ね返りつつ徐々に下方に流れていくために、さらなる旋回成分を付与されて乱れの大きい流れとなることが挙げられる。
【００３４】
また、フローガイド６とベアリングコーン３との間に形成され、蒸気タービンから排気されて復水器に向かう排気の流れを整流する環状のディフューザ流路１１の出口の上流から復水器入口の下流に向って流れる排気の流れは整流される傾向がある。
【００３５】
このため、蒸気タービンから排気され、排気室内部ケーシング２の出口部に設けたフローガイド６を経て復水器に向かう排気の流れを阻害する鉛直上向きの排気の流れは、環状のディフューザ流路１１の出口下部側よりは、環状のディフューザ流路１１の出口上部側で起きたほうが、排気室内部ケーシング２を支持する前記支持部材７によって発生する鉛直方向上向きの流れが整流される傾向があるので、静圧損失係数に与える影響を小さくできる。
【００３６】
そこで、本実施例のタービン排気装置２０においては、排気室内部ケーシング２を排気室外部ケーシング５の上部から吊り下げられて支持する前記４本の支持部材７の設置位置を、復水器に向かう流れ方向と逆方向に流れる前記鉛直上向きの排気の流れが生じるように、環状のディフューザ流路１１の出口上部側となる位置に設置することで、排気全体の流れ損失を小さくし、その結果、排気室４による排気の圧力回復性能を向上させることが可能となる。
【００３７】
即ち、環状のディフューザ流路１１の出口上部側となる位置に設置した支持部材７によって、排気室内部ケーシング２の出口部に設けたフローガイド６を経て復水器に向かう排気の流れを阻害する鉛直上向きの排気の流れを生じさせることにより、低圧蒸気タービンから排気室を通って復水器へ向かう排気の流れを阻害されるのが減少して、排気室による排気の圧力回復性能が向上する。
【００３８】
また、前記支持部材７の形状に関しては、棒材の場合には排気の流れをあまり阻害しないため、また、板材の場合でも形状を選定することで排気の流れの整流効果を見込めるため、いずれの場合も圧力回復性能を向上させることができる。
【００３９】
本実施例によれば、蒸気タービンの排気室を通って復水器に向かう排気の流れを整流して、排気室による排気の圧力回復性能を向上させたタービン排気装置が実現できる。
【実施例２】
【００４０】
次に本発明の第２実施例であるタービン排気装置の改造方法について図３及び図４を用いて説明する。
【００４１】
本実施例であるタービン排気装置の改造方法は、図１及び図２に示した第１実施例のタービン排気装置と基本的な構造は共通しているので、両者に共通した説明は省略し、相違する部分のみ以下に説明する。
【００４２】
図３及び図４に示した本実施例のタービン排気装置の改造方法が適用されたタービン排気装置において、本実施例のタービン排気装置２０の構成は、タービン排気装置の改造前では排気室内部ケーシング２の側面に、該排気室内部ケーシング２を支持するために、上下に分割された下部の排気室外部ケーシング５に設置された破線で示す既設の４本の支持部材１７が取り付けられており、これらの支持部材１７によって排気室内部ケーシング２が排気室外部ケーシング５の下部の排気室外部ケーシング５に下方から支持された構造となっている。
【００４３】
そこで、本実施例のタービン排気装置の改造方法においては、排気室内部ケーシング２を支持するために下部の排気室外部ケーシング５に設置されている破線で示した既設の４本の支持部材１７を取り除き、これらの支持部材１７に替えて実線で示した４本の支持部材７を前記第１実施例のタービン排気装置２０における支持部材７と同様に配設するように、前記４本の支持部材７の取り付け位置が環状のディフューザ流路１１の出口上流側となる位置に配設し、前記４本の支持部材７によって排気室内部ケーシング２を排気室外部ケーシング５の上部から吊り下げて支持する構造に改造を施したものである。
【００４４】
そこで、本実施例のタービン排気装置の改造方法においては、環状のディフューザ流路１１の出口上流側となる位置の排気室内部ケーシング２の側面に設置した前記４本の支持部材７の他端は、この排気室内部ケーシング２を内部に収容して覆っている排気室外部ケーシング５の内側上部に取り付けて、この排気室内部ケーシング２が前記４本の支持部材７によって排気室外部ケーシング５の上部から吊り下げられて支持するように改造している。
【００４５】
本実施例のタービン排気装置２０の改造方法によれば、蒸気タービン（図示せず）から排気され、排気室内部ケーシング２の出口部に設けたフローガイド６を経て復水器（図示せず）に向かう排気の流れに対して、環状のディフューザ流路１１の出口上流側となる位置の排気室内部ケーシング２の側面に設置した４本の支持部材７によって、この排気の流れを阻害する鉛直上向きの排気の流れを環状のディフューザ流路１１の出口上流側で発生させることができる。
【００４６】
環状のディフューザ流路１１の出口上流側から復水器入口の下流に向かって流れる排気の流れは整流される傾向があるので、本実施例のタービン排気装置２０の改造方法によれば、環状のディフューザ流路１１の出口上流側となる位置に設置した排気室内部ケーシング２を支持する前記支持部材７によって、前記ディフューザ流路１１の出口の上流側で発生させた、蒸気タービンから排気されフローガイド６を経て復水器に向かう排気の流れを阻害する鉛直上向きの排気の流れが、環状のディフューザ流路１１の出口上流側から復水器入口の下流に向かって流れる排気の流れを整流することによって排気全体の流れ損失を小さくし、その結果、排気室４による排気の圧力回復性能を向上させることが可能となる。
【００４７】
本実施例によれば、蒸気タービンの排気室を通って復水器に向かう排気の流れを整流して、排気室による排気の圧力回復性能を向上させたタービン排気装置の改造方法が実現できる。
【符号の説明】
【００４８】
１：タービンロータ、２：排気室内部ケーシング、３：ベアリングコーン、４：排気室、５：排気室外部ケーシング、６：フローガイド、７、１７：支持部材、１０：最終段動翼、１１：ディフューザ流路、２０：タービン排気装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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