(57)【要約】【課題】作業性が良く、遮熱板の前加工が少なくて、品質的にも安定し、ねじが緩むことに伴う問題が生じない蒸気タービンを提供すること。【解決手段】高温蒸気の熱エネルギーが拡散するのを防止するため、低圧車室を二重構造にし、前記低圧内部車室の外壁面に遮熱板を、スタッド溶接ガンにより溶接する際に絶縁破壊を起さないように絶緑材をコーテングした材料を介して溶接した蒸気タービン車室を備えたた蒸気タービン。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気タービン翼車を収納する蒸気タービン車室を、内部車室と外部車室の二重構造にし、断熱効果を増すように該内部車室の外壁面に対して一定間隔を存して遮熱板を取付けるものであって、前記遮熱板に予めプレス等で高さｈ＝ｔ〜５ｔ（ｔ：遮熱板厚さ）の「窪み」をＬ＝５０〜１５０ｍｍの間隔で設け、該窪みが前記内部車室の外壁面に接するように設けた蒸気タービン。
【請求項２】
前記遮熱板を内部車室の外壁面に取付けるため、円盤状の鍔を有し、鍔部分には前記遮熱板との電気的絶縁を図るため、スタッド溶接時に絶縁破壊を起さないように絶緑材をコーテングしたスタッドボルトを、前記遮熱板に予め明けてある貫通穴を通して、前記車室壁面にスタッド溶接手段により前記遮熱板を固定した請求項１記載の蒸気タービン。
【請求項３】
前記スタッドボルト溶接を行う際に前記遮熱板に明けた貫通穴の直径Ｄは、前記遮熱板の熱膨張により、前記スタッドボルトが前記遮熱板の移動を拘束しないように、
２ｄ〉Ｄ−ｄ〉２α・△Ｔ・Ｌ    
を満足するように構成した請求項２記載の蒸気タービン。
但し、ｄはスタッドボルトの直径、αは遮熱板の線膨張率、ΔＴは低圧タービン入口蒸気温度、Ｌはスタッドボルト間距離である。
【請求項４】
前記蒸気タービン車室の外壁に遮熱板を取付けるため、該遮熱板に明けた貫通穴を通して前記スタッドボルトで固定する場合、該貫通穴を介して前記蒸気タービン車室外壁と前記遮熱板の間に閉じ込められた蒸気が対流を起さないように、鍔径をＤｏ、穴径をＤとしたとき、Ｄｏ≧２Ｄである鍔を有する前記スタッドボルトで前記遮熱板を固定した請求項３記載の蒸気タービン。
【請求項５】
前記蒸気タービンの内部車室の外壁面に一定間隔を存して遮熱板を取付ける場合、タービンの起動停止や出力変動による蒸気温度変化で、前記遮熱板が延び縮みする際に、滑らかに伸縮出来るように、前記遮熱板が前記車室に接する部分はＲ＝ｔ〜５ｔの半径を持つ「窪み」を加工した遮熱板を有する請求項１記載の蒸気タービン。
【請求項６】
前記蒸気タービン車室の外壁面に前記遮熱板を取付ける際に、遮熱を強固に行うため、前記車室外壁と対する面に、遮熱コーテングを施した遮熱板を有する請求項１〜５のいずれか一つに記載の蒸気タービン。
【請求項７】
蒸気タービン翼車を収納する蒸気タービン車室を、内部車室と外部車室の二重構造にし、該内部車室の外壁面に遮熱板を取付け、この際、高温となる蒸気入口部については、低圧車室より排気された低温の蒸気を強制的に循環して、車室外壁よりの放熱を遮断するため、冷却ジャケットを車室外壁に取付け遮熱するようにした蒸気タービン高温となる蒸気入口部については、前記低圧車室より排気された低温の蒸気を強制的に循環して、前記車室外壁よりの放熱を遮断するため、冷却ジャケットを車室外壁に取付け、遮熱する蒸気タービン車室を備えた蒸気タービン。
【請求項８】
前記冷却ジャケットの中に冷却蒸気を通すため、復水器の冷却水入口側の冷却管部に冷却ジャケットと配管で接続されたチャンバーを設け、この部分を優先的に冷却、凝縮させることにより、ジャケット部の静圧を下げ、蒸気流入を図ったジャケットを有する請求項８記載の蒸気タービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、火力／原子力発電プラントのキーコンポーネントである蒸気タービンに係り、特に低圧蒸気タービン車室に設ける遮熱手段の取付け構造の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービンは、図８に示すように、タービンフロア７上に、低圧車室と、高中圧車室３が設置され、低圧車室は、低圧内部車室１と低圧外部車室２からなり、これらの内部には低圧翼車６が収納されている。また、高中圧車室３の内部には高圧翼車４及び中圧翼車５が収納され、高圧翼車４及び中圧翼車５並びに低圧翼車６の回転軸が一体的に形成されている。
【０００３】
このような構成のものにおいて、蒸気タービンの翼車を収納する車室において、高温蒸気の熱エネルギーが拡散するのを防止するため、車室を二重構造にし、内部車室の外壁に遮熱板を取付けるようにしている。
【０００４】
従来この遮熱板の取付けは、以下に述べる第１の方式と、第２の方式がある。
【０００５】
第１の方式は、蒸気タービン車室において、遮熱板を取付ける際に、車室と遮熱板の間に空気層を設けて、断熱効果を高めるようにし、又、この遮熱板を取付ける際に、スタッドボルトを使用してスタッド溶接を行う方式である。具体的には、図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）に示す順序で行われる。始めに、図９（ａ）で示すようにプラグ差込穴１３の形成されている遮熱板１１を準備し、図９（ｂ）で示すように遮熱板１１の裏面からプラグ差込穴１３に、一端部（下端部）に鍔を有するプラグ１６を挿入すると共に、プラグ１６の他端部（上端部）にワッシャ１４を挿入する。そして、図９（ｃ）で示すように、図示しないカシメ治具によりプラグ１６の他端部（上端部）をカシメる（フレア加工する）。
【０００６】
これにより、１５で示すようにプラグ１６が遮熱板１１に固定された状態となる。最後に、図９（ｄ）で示すように、図９（ｃ）で得られた遮熱板１１と一体のプラグ１６を、低圧車室８の外壁面に当設させた状態で図示しない溶接機により、プラグ溶接部１２に示すように、プラグ１６の内周部と低圧車室８の外壁面８とを溶接する方式である。
【０００７】
また、第２の方式は図示しないが、内筒の表面にねじ切りされた穴を有する溶接スタッドが溶接され、この溶接スタッドの端面にねじ挿通穴が形成された遮熱板を当設させ、遮熱板のねじ穴にねじを挿入すると共に、該ねじ切りされた穴に螺合させることで、遮熱板を溶接スタッドに取付けるようにしたものがある（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平４−２３１６０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述した第１の方式は、プラグ１６を低圧内部車室の外壁面８に溶接するため、プラグ１６の狭い穴（例えば直径が２０ｍｍ位の穴）の中での溶接であり、作業性が悪く、図９（ｅ）に示すように、溶接失敗に伴う溶接欠陥部１７も発生し易く、品質的にも問題があったし、補修溶接に多大な時間を要している。
【０００９】
前述した第２の方式の場合には、従来の溶接スタッドによって内筒の円筒状外表面部分に取付けられている方式の問題点を解決できるが、ねじが溶接スタッドに螺合されているので、ねじが緩むことが考えられ、ねじが緩むとねじの落下により復水器故障の原因となったり、内部車室にねじが落下し発電機が停止したりすることがある。
【００１０】
本発明は以上のような問題点を解決するため、作業性が良く、遮熱板の前加工が少なくて、品質的にも安定し、ねじが緩むことに伴う問題が生じない、タービン翼車を収納する車室を備えた蒸気タービンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するため、請求項１に対応する発明は、蒸気タービン翼車を収納する蒸気タービン車室を、内部車室と外部車室の二重構造にし、断熱効果を増すように該内部車室の外壁面に対して一定間隔を存して遮熱板を取付けるものであって、前記遮熱板に予めプレス等で高さｈ＝ｔ〜５ｔ（ｔ：遮熱板厚さ）の「窪み」をＬ＝５０〜１５０ｍｍの間隔で設け、該窪みが前記内部車室の外壁面に接するように設けた蒸気タービンである。
【００１２】
前記目的を達成するため、請求項７に対応する発明は、蒸気タービンの車室を内部車室と外部車室の二重構造にし、該内部車室の外壁面に遮熱板を取付ける際、高温となる蒸気入口部については、低圧車室より排気された低温の蒸気を強制的に循環して、車室外壁よりの放熱を遮断するため、冷却ジャケットを車室外壁に取付け遮熱するようにした蒸気タービン高温となる蒸気入口部については、低圧車室より排気された低温の蒸気を強制的に循環して、車室外壁よりの放熱を遮断するため、冷却ジャケットを車室外壁に取付け、遮熱する蒸気タービン車室を備えた蒸気タービンである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、作業性が良く、遮熱板の前加工が少なくて、品質的にも安定し、ねじが緩むことに伴う問題が生じない、タービン翼車を収納する車室を備えた蒸気タービンを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について説明する。本発明の第１の実施形態の概略構成は、図１に示す蒸気タービンの翼車を収納する低圧車室(低圧外部上半車室)８において、該車室８を内部車室と外部車室とで二重構造にし、内部車室の外壁に遮熱板１１を取付けたものである。このように、遮熱板１１を取付けるのは、蒸気タービン車室において、高温蒸気の熱エネルギーが拡散するのを防止するためである。図１において、９は蒸気入口フランジ部、１０は水平フランジ部、１２はプラグ溶接部である。
【００１５】
遮熱板１１を取付ける際に、車室と遮熱板１１の間に空気層を設けて、断熱効果を高めるようにし、又、この遮熱板１１を取付ける際に、後述するように図２で示すスタッド溶接ガン１８によりスタッドボルト１９を使用してスタッド溶接を行う。
【００１６】
更に、遮熱効果を高めるため、遮熱板１１の車室外壁と向かい合う面に、図２で示す絶縁コーテング（遮熱コーテング）２０を施す。
【００１７】
ここで採用するスタッドボルト１９は、スタッド１９ａと、この外周面の一部にスタッド１９ａに対して直交するように一体に形成された鍔１９ｂとからなっている。この場合の鍔１９ｂは、遮熱板１１とスタッド１９ａの間隙を閉止するためのもので、具体的には遮熱板１１に形成されたスタッド通し穴１１ａより、空気が逃れ、遮熱効果が低下するのを防止するためのものである。
【００１８】
以下、各図について詳細に説明する。図２は遮熱板１１を低圧車室８の外壁面にスタッド溶接ガン１８により溶接する場合を説明するための図である。ここで、スタッド溶接ガン１８は、抵抗溶接の一種でスタッドボルト１９と低圧車室８の外壁面の間にアークを作り，その熱を利用するアーク溶接で、該アークで接合部具体的にはスタッド１９ａの先端部と低圧車室８の外壁面の間を、溶融後圧力を加えて接合するものである。
【００１９】
実際に溶接を行うには、始めに、遮熱板１１を取り付け位置に後述する図３の間隔保持窪み２４により仮固定する。次に、円盤状の鍔１９ｂを有し、鍔１９ｂの下面（遮熱板１１と対向する面）部分には遮熱板１１との電気的絶縁を図るため、スタッド溶接時に絶縁破壊を起さないように絶緑材をコーテングした絶縁コーテング２０を設ける。このスタッドボルト１９を、遮熱板１１に予め明けてある貫通穴１１ａを通して、スタッドボルト１９の先端を低圧車室８の外壁面に当設させた状態で、スタッド溶接ガン１８をスタッド１９ａの上部にかぶせると共に、鍔１９ｂの上面に当設させた状態で、溶接を開始する。この場合、貫通穴１１ａの穴径２１をＤ、スタッドボルト１９の鰐径２２をＤｏとした時、Ｄｏ≧２Ｄの関係からなる鍔付きスタッドボルト１９を溶接する。
【００２０】
又、この場合、遮熟板１１が膨張して移動する場合、スタッドボルト１９に当たり、移動できなくなる状態を防止するため、スタッド径２３をｄとした場合、
２ｄ〉Ｄ−ｄ〉２・α・△Ｔ・Ｌ
の関係を満足するスタッドボルト１９を採用する。
【００２１】
ここで、α：遮熱板の線膨張率、△Ｔ：低圧タービン入口蒸気温度、Ｌ：スタッドボルト間距離である。
【００２２】
図３は、遮熱板１１と低圧車室８の外壁の関係を説明するための図であり、（ａ）はその平面図であり、（ｂ）はその断面図である。図３に示すように、低圧車室８の外壁に取付ける遮熱板１１に、低圧車室８の外壁との距離２６を一定に保つため、予め半球状の間隔保持窪み２４を加工する。
【００２３】
この際、遮熱板１１を固定するために、窪み加工した中央部に、遮熱板１１を固定するスタッドボルト１９を通すための、貫通穴１１ａを加工して置く。窪み加工する間隔寸法（窪みピッチ：図３で２５）はＬ＝５０〜１５０ｍｍとする。
【００２４】
又、低圧車室８の外壁と遮熱板１１との間隔は、中間に空気層２６を設けて遮熱効果ならしめるため、図４に示すように、ｈ＝ｔ〜５ｔ（ｔ：遮熱板厚さ）とし、熱膨張による遮熱板１１の移動を容易ならしめるため、遮熱板１１が低圧車室８に接する部分はＲ＝ｔ〜５ｔ（図４で２８）の半径を持つ窪み加工をする。このようにすることにより、蒸気タービンの起動停止や出力変動による蒸気温度変化で、遮熱板１１が延び縮みする際に、滑らかに伸縮が可能となる。
【００２５】
この際、より高温の蒸気を使用する車室に適用する場合には、遮熱効果をより強めるため、図５に示すように遮熱板１１の低圧車室８の外壁と対する面に、セラミック系の遮熱コーティング［商品名ボンドコート］２９と遮熱コーティング［商品名トップコート］３０からなる遮熱コーテングを施すことにより、より一層の効果が得られる。
【００２６】
以上述べた第１の実施形態によれば、作業性が良く、遮熱板の前加工が少なくて、品質的にも安定し、ねじが緩むことに伴う問題が生じない、タービン翼車を収納する車室を備えた蒸気タービンを提供することができる。また、遮熱板１１の形状さえ合えば、どの位置でも取付けが可能で、且つ、遮熱効果を高めるため、車室外壁と遮熱板１１の間に一定の空間を設ける必要があるが、特別な位置調整を行わなくとも、一意に間隔が決定されるような、構造の遮熱板１１を、溶接姿勢にとらわれること無く、溶接士の熟練を要しないで、取付けができる。この結果、図８の低圧内部車室１側から低圧外部車室２側への伝熱を効率良く遮断できる遮熱機構を、作業性に優れ、品質の安定した方法で構築でき、結果として発電効率の優れたタービン発電システムを提供することが可能となる。
【００２７】
図６は、本発明の第２の実施形態を説明するための低圧タービン蒸気入口部を示す断面図であり、図７は図６の低圧外部上半車室３７部を拡大して示す斜視図である。第２の実施形態は、概略以下のように構成したものである。すなわち、蒸気タービン車室外壁に遮熱板１１を取付ける際に、特に高温となる低圧蒸気入口部９については、低圧車室８より排気された低温の蒸気を強制的に循環して、車室外壁よりの放熱を遮断するため、一端部に蒸気ガイド３３を備えた冷却ジャケット３４を車室外壁に取付け、これにより遮熱するようにしたものである。
【００２８】
また、冷却ジャケット３４の中に冷却蒸気を通すため、復水器の冷却水入口側の復水器冷却管３８近くに冷却ジャケット３４と配管例えば蒸気排出管３５で接続されたチャンバー例えば復水器水室３９を設け、この復水器水室３９を優先的に冷却、凝縮させるように構成したものである。このように構成することにより、冷却ジャケット３４部の静圧を下げ、蒸気流入を図った構成である。
【００２９】
具体的には、遮熱効果ならしめるために、蒸気温度の高い蒸気通路部周囲を局部的に冷却する場合、低圧内部車室から排気された低温蒸気を強制的に、車室壁面に沿って流すため、図７、図８に示すような冷却ジャケット３４を作り、この冷却ジャケット３４の底に管寄せ状の蒸気溜りを作り、又、この蒸気溜りと復水器下部本体の復水器冷却管３８の一部に専用冷却室例えば蒸気凝縮部４０を作り、この蒸気凝縮部４０と冷却ジャケット３４の管寄せを配管例えば蒸気排出管３５で連結するように構成したものである。
【００３０】
このように構成した第２の実施形態によれば、専用冷却室例えば蒸気凝縮部４０で冷却ジャケット３４を通過した蒸気は優先的に冷却され、このルートでの真空度が上がるため、冷却ジャケット３４に低温蒸気の流れが生じ、車室外壁面を強制冷却することが可能になる。この結果、図８の低圧内部車室１側から低圧外部車室２側への伝熱を効率良く遮断できる遮熱機構を、作業性に優れ、品質の安定した方法で構築でき、結果として発電効率の優れたタービン発電システムを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態を説明するためのものであって、遮熱板を低圧蒸気タービン内部上半車室に貼り付けた状態を示す斜視図。
【図２】本発明の鍔付きスタッド・ボルトを遮熱板を通して車外壁にセットした状態を示す断面図。
【図３】本発明を低圧蒸気タービン遮熱板に取付けた状態を示す図。
【図４】本発明の車室外壁面との間隙保持機構を示す図。
【図５】遮熱板の遮熱効果を更に効果ならしめるため、遮熱板に遮熱コーテングを施した状態を示す図。
【図６】水冷ジャケットの冷却機能を説明するための断面図。
【図７】図６の低圧タービン蒸気入口部を冷却する水冷ジャケットの構成を示す斜視図。
【図８】本発明の蒸気タービンを説明するための斜視図。
【図９】従来の技術を説明するための遮熱板を車室に取付けた箇所のプラグ溶接の断面外観を示す図。
【符号の説明】
【００３２】
１…低圧内部車室、２…低圧外部車室、３…高中圧車室、４…高圧翼車、５…中圧翼車、６…低圧翼車、７…タービンフロア、８…低圧車室、９…低圧蒸気入口部、１１…遮熱板、１１ａ…貫通穴、１２…プラグ溶接部、１３…プラグ差込穴、１４…ワッシャ、１６…プラグ、１７…溶接欠陥部、１８…スタッド溶接ガン、１９…スタッドボルト、１９ａ…スタッド、１９ｂ…鍔、１９…鍔付きスタッドボルト、２０…絶縁コーテング、２６…距離、２６…空気層、３３…蒸気ガイド、３４…冷却ジャケット、３５…蒸気排出管、３７…低圧外部上半車室、３８…復水器冷却管、３９…復水器水室、４０…蒸気凝縮部。
【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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