(57)【要約】【課題】蒸気をより一層高温化、高圧化しても充分に対応でき、かつ安定運転を行うことができるタービン高圧部、タービン中圧部およびタービン低圧部のうち、少なくとも二つ以上を組み合せた蒸気タービンを提供する。【解決手段】本発明に係る蒸気タービンは、高圧用タービンケーシング上半部１８と高圧用タービンケーシング下半部２１とそれぞれに高圧蒸気入口管２４ａ，２４ｂを設ける。【選択図】  図１
2005315122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧タービン段落、中圧タービン段落および低圧タービン段落のうち、少なくとも２つ以上を組み合わせてタービンケーシングに収容する蒸気タービンにおいて、前記タービンケーシングのうち、高圧用タービンケーシング上半部と高圧用タービンケーシング下半部とのそれぞれに高圧蒸気入口管を設けることを特徴とする蒸気タービン。
【請求項２】
高圧用タービンケーシング上半部に設ける高圧蒸気入口管と高圧用タービンケーシング下半部に設ける高圧蒸気入口管とは、高圧用タービンケーシングの中心点に対して点対象に配置することを特徴とする請求項１記載の蒸気タービン。
【請求項３】
高圧用タービンケーシング上半部に設ける高圧蒸気入口管と高圧用タービンケーシング下半部に設ける高圧蒸気入口管とは、ともに、複数本であり、かつ高圧用タービンケーシングの中心横断線に対して線対象に配置することを特徴とする請求項１記載の蒸気タービン。
【請求項４】
高圧用タービンケーシング上半部に設ける高圧蒸気入口管と高圧用タービンケーシング下半部に設ける高圧蒸気入口管とは、ともに、円筒状の高圧用タービンケーシングの接線方向で、かつタービンロータの回転方向に沿って配置することを特徴とする請求項１記載の蒸気タービン。
【請求項５】
高圧用タービンケーシング上半部に設ける高圧蒸気入口管と高圧用タービンケーシング下半部に設ける高圧蒸気入口管とは、ともに、円筒状の高圧用タービンケーシングの接線方向で、かつタービンロータの回転方向に沿って複数本配置することを特徴とする請求項１記載の蒸気タービン。
【請求項６】
高圧タービン段落、中圧タービン段落および低圧タービン段落のうち、少なくとも２つ以上を組み合わせてタービンケーシングに収容する蒸気タービンにおいて、前記タービンケーシングのうち、高圧用タービンケーシング上半部と高圧用タービンケーシング下半部とのそれぞれに高圧蒸気入口管を設けるとともに、前記高圧タービン段落のうち、高圧タービン初段落から高圧タービン中間段落までを高圧用タービン外部ケーシングと高圧用タービン内部ケーシングとで包囲形成することを特徴とする蒸気タービン。
【請求項７】
高圧タービン段落、中圧タービン段落および低圧タービン段落のうち、少なくとも２つ以上を組み合わせてタービンケーシングに収容する蒸気タービンにおいて、前記タービンケーシングのうち、高圧用タービンケーシング上半部と高圧用タービンケーシング下半部とのそれぞれに高圧蒸気入口管を設けるとともに、前記高圧タービン段落のうち、高圧タービン初段落から高圧タービン中間段落までの蒸気圧力が９０ｋｇｆ／ｃｍ２以上および蒸気温度が４８０℃以上のうち、少なくともいずれか一方の蒸気条件領域を高圧用タービン外部ケーシングと高圧用タービン内部ケーシングとで包囲形成することを特徴とする蒸気タービン。
【請求項８】
高圧用タービン外部ケーシングは、ＣｒＭｏＶ基鋼を使用するとともに、高圧用タービン内部ケーシングは９Ｃｒ基鋼および１２Ｃｒ基鋼のうち、いずれかを使用することを特徴とする請求項６または７記載の蒸気タービン。
【請求項９】
高圧用タービン外部ケーシングおよび高圧用タービン内部ケーシングは、ともに、ＣｒＭｏＶ鋼を使用することを特徴とする請求項６または７記載の蒸気タービン。
【請求項１０】
高圧タービン段落、中圧タービン段落および低圧タービン段落のうち、少なくとも２つ以上を組み合わせてタービンケーシングに収容する蒸気タービンにおいて、前記高圧タービン段落のうち、高圧タービン初段落から高圧タービン中間段落までを高圧用タービン外部ケーシングと高圧用タービン内部ケーシングとで包囲形成する一方、前記高圧用タービン外部ケーシングと前記高圧用タービン内部ケーシングとで包囲形成される前記高圧タービン段落のうち、タービン動翼の翼ルート部直径をＤｒとし、翼チップ部直径をＤｔとするとき、直径比Ｄｒ／Ｄｔを、
［数１］
０．８５＜Ｄｒ／Ｄｔ＜０．９５
の範囲に設定することを特徴とする蒸気タービン。
【請求項１１】
高圧タービン段落、中圧タービン段落および低圧タービン段落のうち、少なくとも２つ以上を組み合わせてタービンケーシングに収容する蒸気タービンにおいて、前記高圧タービン段落のうち、高圧タービン初段落のタービンノズルに蒸気を供給する高圧用蒸気室をスクロール状に形成するとともに、スクロール状に形成する高圧用蒸気室を高圧用蒸気室上半部と高圧用蒸気室下半部とに区分けする一方、前記高圧用蒸気室上半部と前記高圧用蒸気室下半部とのそれぞれに複数本の高圧蒸気入口管を設けることを特徴とする蒸気タービン。
【請求項１２】
高圧用蒸気室上半部に設ける複数本の高圧蒸気入口管と、高圧用蒸気室下半部に設ける複数本の高圧蒸気入口管とは、中心横断線を基準に、互いを対向配置することを特徴とする請求項１１記載の蒸気タービン。
【請求項１３】
高圧タービン段落、中圧タービン段落および低圧タービン段落のうち、少なくとも２つ以上を組み合わせてタービンケーシングに収容する蒸気タービンにおいて、前記高圧タービン段落のうち、高圧タービン初段落のタービンノズルに蒸気を供給する高圧用蒸気室をスクロール状に形成するとともに、スクロール状に形成する高圧用蒸気室を高圧用蒸気室上半部と高圧用蒸気室下半部とに区分けする一方、前記高圧用蒸気室上半部と前記高圧用蒸気室下半部とのそれぞれの接線方向に沿って高圧蒸気入口管を設けることを特徴とする蒸気タービン。
【請求項１４】
高圧タービン段落、中圧タービン段落および低圧タービン段落のうち、少なくとも２つ以上を組み合わせてタービンケーシングに収容する蒸気タービンにおいて、前記タービンケーシングのうち、中圧用タービンケーシング上半部と中圧用タービンケーシング下半部とのそれぞれに再熱蒸気入口管を設けることを特徴とする蒸気タービン。
【請求項１５】
中圧用タービンケーシング上半部に設ける再熱蒸気入口管と中圧用タービンケーシング下半部に設ける再熱蒸気入口管とは、中圧用タービンケーシングの中心点に対して点対象に配置することを特徴とする請求項１４記載の蒸気タービン。
【請求項１６】
中圧用タービンケーシング上半部に設ける再熱蒸気入口管と中圧用タービンケーシング下半部に設ける再熱蒸気入口管とは、ともに、複数本であり、かつ中圧用タービンケーシングの中心横断線に対して線対象に配置することを特徴とする請求項１４記載の蒸気タービン。
【請求項１７】
中圧用タービンケーシング上半部に設ける再熱蒸気入口管と中圧用タービンケーシング下半部に設ける再熱蒸気入口管とは、ともに、円筒状の中圧用タービンケーシングの接線方向で、かつタービンロータの回転方向に沿って配置することを特徴とする請求項１４記載の蒸気タービン。
【請求項１８】
中圧用タービンケーシング上半部に設ける再熱蒸気入口管と中圧用タービンケーシング下半部に設ける再熱蒸気入口管とは、ともに、円筒状の中圧用タービンケーシングの接線方向で、かつタービンロータの回転方向に沿って複数本配置することを特徴とする請求項１４記載の蒸気タービン。
【請求項１９】
高圧タービン段落、中圧タービン段落および低圧タービン段落のうち、少なくとも２つ以上を組み合わせてタービンケーシングに収容する蒸気タービンにおいて、前記中圧タービン段落のうち、中圧タービン初段落のタービンノズルに蒸気を供給する再熱用蒸気室をスクロール状に形成するとともに、スクロール状に形成する再熱用蒸気室を再熱用蒸気室上半部と再熱用蒸気室下半部とに区分けする一方、前記再熱用蒸気室上半部と前記再熱用蒸気室下半部とのそれぞれに複数本の再熱蒸気入口管を設けることを特徴とする蒸気タービン。
【請求項２０】
再熱用蒸気室上半部に設ける複数本の再熱蒸気入口管と、再熱用蒸気室下半部に設ける複数本の再熱蒸気入口管とは、中心横断線を基準に、互いを対向配置することを特徴とする請求項１９記載の蒸気タービン。
【請求項２１】
タービン段落、中圧タービン段落および低圧タービン段落のうち、少なくとも２つ以上を組み合わせてタービンケーシングに収容する蒸気タービンにおいて、前記中圧タービン段落のうち、中圧タービン初段落のタービンノズルに蒸気を供給する再熱用蒸気室をスクロール状に形成するとともに、スクロール状に形成する再熱用蒸気室を高圧用蒸気室上半部と再熱用蒸気室下半部とに区分けする一方、前記再熱用蒸気室上半部と前記再熱用蒸気室下半部とのそれぞれの接線方向に沿って再熱蒸気入口管を設けることを特徴とする蒸気タービン。
【請求項２２】
高圧タービン段落、中圧タービン段落および低圧タービン段落のうち、少なくとも２つ以上を組み合わせてタービンケーシングに収容する蒸気タービンにおいて、前記タービンケーシングのうち、中圧用タービンケーシングから低圧タービンケーシングのタービン最終段落に至るまでの中間部分のタービンケーシング上半部およびタービンケーシング下半部とのそれぞれに低圧蒸気入口管を設けることを特徴とする蒸気タービン。
【請求項２３】
タービンケーシング上半部に設ける低圧蒸気入口管とタービンケーシング下半部に設ける低圧蒸気入口管とは、タービンケーシングの中心点に対して点対象に配置することを特徴とする請求項２２記載の蒸気タービン。
【請求項２４】
タービンケーシング上半部に設ける低圧蒸気入口管とタービンケーシング下半部に設ける低圧蒸気入口管とは、ともに、複数本であり、かつタービンケーシングの中心横断線に対して線対象に配置することを特徴とする請求項２２記載の蒸気タービン。
【請求項２５】
タービンケーシング上半部に設ける低圧蒸気入口管とタービンケーシング下半部に設ける低圧蒸気入口管とは、ともに、円筒状のタービンケーシングの接線方向で、かつタービンロータの回転方向に沿って配置することを特徴とする請求項２２記載の蒸気タービン。
【請求項２６】
タービンケーシング上半部に設ける低圧蒸気入口管とタービンケーシング下半部に設ける低圧蒸気入口管とは、ともに、円筒状のタービンケーシングの接線方向で、かつタービンロータの回転方向に沿って複数本配置することを特徴とする請求項２２記載の蒸気タービン。
【請求項２７】
高圧タービン段落、中圧タービン段落および低圧タービン段落のうち、少なくとも２つ以上を組み合わせてタービンケーシングに収容する蒸気タービンにおいて、前記低圧タービン段落のうち、低圧タービン初段落のタービンノズルに蒸気を供給する低圧用蒸気室をスクロール状に形成するとともに、スクロール状に形成する低圧用蒸気室を高圧用蒸気室上半部と低圧用蒸気室下半部とに区分けする一方、前記低圧用蒸気室上半部と前記低圧用蒸気室下半部とのそれぞれに複数本の低圧蒸気入口管を設けることを特徴とする蒸気タービン。
【請求項２８】
低圧用蒸気室上半部に設ける複数本の低圧蒸気入口管と、低圧用蒸気室下半部に設ける複数本の低圧蒸気入口管とは、中心横断線を基準に、互いを対向配置することを特徴とする請求項２７記載の蒸気タービン。
【請求項２９】
高圧タービン段落、中圧タービン段落および低圧タービン段落のうち、少なくとも２つ以上を組み合わせてタービンケーシングに収容する蒸気タービンにおいて、前記低圧タービン段落のうち、低圧タービン初段落のタービンノズルに蒸気を供給する低圧用蒸気室をスクロール状に形成するとともに、スクロール状に形成する低圧用蒸気室を低圧用蒸気室上半部と低圧用蒸気室下半部とに区分けする一方、前記低圧用蒸気室上半部と前記低圧用蒸気室下半部とのそれぞれの接線方向に沿って低圧蒸気入口管を設けることを特徴とする蒸気タービン。
【請求項３０】
高圧タービン段落、中圧タービン段落および低圧タービン段落のうち、少なくとも２つ以上を組み合わせてタービンケーシングに収容する蒸気タービンにおいて、前記タービンケーシングのうち、中圧用タービンケーシングの中圧排気室に低圧蒸気入口管を設けることを特徴とする蒸気タービン。
【請求項３１】
高圧タービン段落、中圧タービン段落および低圧タービン段落のうち、少なくとも２つ以上を組み合わせてタービンケーシングに収容する蒸気タービンにおいて、前記高圧タービン段落、前記中圧タービン段落および前記低圧タービン段落のそれぞれに供給する蒸気のうち、少なくとも１つ以上を蒸気圧力１２０ｋｇｆ／ｃｍ２、蒸気温度５５０℃にするとともに、定格出力を１２０ＭＷ以上にすることを特徴とする蒸気タービン。
【請求項３２】
請求項３１記載の蒸気タービンは、コンバインドサイクル発電プラントに適用することを特徴とする蒸気タービン。
【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、蒸気条件のより一層の高温化、高圧化に対処する蒸気タービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の火力発電プラントでは、ひところの蒸気タービン単体運転あるいはガスタービン単体運転のコンベンショナル発電プラントに代ってガスタービンに蒸気タービンおよび排熱回収ボイラを組み合せたコンバインドサイクル発電プラントが主流を占めつつある。
【０００３】
このコンバインドサイクル発電プラントに適用する蒸気タービンは、ガスタービンの出力１００ＭＷとの対応関係から１００ＭＷの出力のものを選定する一方、蒸気圧力として１００ｋｇｆ／ｃｍ２、蒸気温度として５００℃を設定している。
【０００４】
また、コンバインドサイクル発電プラントに適用する蒸気タービンは、ガスタービンに軸直結させる、いわゆる一軸タイプにする際、高圧タービン、中圧タービン、低圧タービンのうち、高圧タービンと中圧タービンとを組み合せた高中圧一体タイプ、あるいは高圧タービンと低圧タービンとを組み合せた高低圧一体タイプ、あるいは高圧タービン、中圧タービン、低圧タービンを組み合せた高中低圧一体タイプのいずれかを選択し、全長の軸長さを極力短くして軸受の数を減少させていた。
【０００５】
このように、従来のコンバインドサイクル発電プラントは、軸長さを短くさせる蒸気タービンにガスタービンを軸直結して一つの軸系列にし、軸系列を複数本にして全体として設置面積を少なくさせ土地の有効活用を図っていた。
【０００６】
なお、この種の技術には、例えば特開平１１−３０３６０７号公報が開示されている。
【特許文献１】特開平１１−３０３６０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
コンバインドサイクル発電プラントに適用する蒸気タービンでは、最近、蒸気条件として圧力を１２０ｋｇｆ／ｃｍ２以上、温度を５５０℃以上、定格出力を１２０ＭＷ以上に計画されており、従来の蒸気条件よりも一段と増加させ、プラント熱効率の向上を図る計画が検討されているが、蒸気条件の増加に伴って、幾つかの問題が含まれている。
【０００８】
コンバインドサイクル発電プラントに適用する蒸気タービンは、従来、高圧タービンのケーシングを水平継手面で半割れ状の二分割にしてケーシング上半部とケーシング下半部とに分け、このうち、ケーシング下半部に少なくとも１本以上の蒸気管を設け、この蒸気管から高圧タービンのケーシングに約５０ｍ／ｓｅｃ〜６０ｍ／ｓｅｃの流速で蒸気を供給していた。
【０００９】
この場合、ケーシング下半部から高圧タービンに蒸気を供給していると、温度差の関係から運転中、タービン軸がケーシング下半部に向って凸状に湾曲する、俗称、逆猫背現象が発生し、この変形に伴って回転部と静止部との接触によるラビングが発生し、軸振動発生の要因になり、タービンの運転に支障をきたすおそれがあった。
【００１０】
元来、ケーシング下半部から蒸気を供給するのは、保守点検の際、作業工数の低減化に対し有利であるとの点から決定したものであるが、現状以上に蒸気条件が一段と増加すると、ラビングに基づく軸振動のより一層の増大が心配される。
【００１１】
また、ラビングが多発すると、軸封部のラビリンスとタービン軸との隙間が大きくなり、蒸気漏れに伴うタービン内部効率の低下が生じる。このため、ラビングの回避手段として、起動運転当初、軸封部のラビリンスとタービン軸との半径方向の隙間を大きく設定し、定格運転に入ると、逆猫背現象を意識し、軸封部のラビリンスとタービン軸との半径方向の隙間を少なくさせる、いわゆるオフセットデザインの導入も考えられるが、それでも起動運転当初、蒸気漏れが多くなると考えられ、タービン内部効率も設計値よりも下廻ると考えられる。
【００１２】
また、ケーシング下半部からの蒸気の供給は、例えば、高圧タービン初段落のタービンノズルへの部分噴射の場合、温度差に基づくケーシング上半部とケーシング下半部との間に熱変形が発生し、この熱変形に基づく半径方向のラビリング発生の要因になる。さらに、例えば、高圧タービン初段落のタービンノズルへの全周噴射の場合、環状蒸気通路への流量配分が均一化されず、このためタービン動翼への蒸気の流入角の変動に伴うタービン翼効率の低下が考えられる。
【００１３】
また、ケーシング下半部からの蒸気の供給は、軸系の安定化のためにも好ましくない。一般に、高中低圧一体タイプは、回転部が軽量な割合には高出力になっているので、軸受間のスパンを短くして剛性を高める必要があるが、ケーシング下半部から蒸気を供給していると、ケーシングに蒸気を供給する蒸気管の口径が大きくなり、軸受間の距離が相対的に長くなり、軸系の安定性を欠く。
【００１４】
ところで、コンバインドサイクル発電プラントに適用する蒸気タービンは、従来から、ケーシング上半部およびケーシング下半部を一重ケーシングにしている。
【００１５】
しかし、蒸気条件を従来よりもより一段と増加させると、蒸気タービンは、必然的にケーシングの肉厚を厚くしなければならなくなるが、これに伴って発生する熱応力をいかにして低く抑えるかが重要になっている。
【００１６】
また、高プラント熱効率化、高出力化のために、上述のように蒸気条件を高く設定すると、蒸気タービンは、強度保証の点からケーシングを従来の低合金鋼から高温高強度の１２Ｃｒ基鋼または９Ｃｒ基鋼の適用が考えられる。
【００１７】
しかし、１２Ｃｒ基鋼または９Ｃｒ基鋼の適用は、ケーシングの熱伸びを従来に較べて小さくできても、例えばスラスト軸受け位置をタービン軸方向の基準位置と定めた場合、ケーシングの熱伸びに較べて相対的にタービン軸の熱伸びが大きくなりすぎ、その結果、回転部と静止部とのラビングの発生が考えられる。
【００１８】
もっとも、高圧タービンのケーシングを、外部ケーシングと内部ケーシングとの二重構造化への導入も検討してみたものの、外部ケーシングの入口から出口までの熱伸びが比較的少ないのに対し、タービン軸の熱伸びが大きいために、回転部と静止部とは、上述と同様にラビリングの発生が考えられる。さらに、ケーシングの二重構造化は、コストアップと相俟って構造の複雑化に伴う分解、組立作業に長時間を要する等の不具合もある。
【００１９】
本発明は、このような事情に基づいてなされたもので、低コストで構造簡素の下、蒸気をより一層、高温化、高圧化しても充分に対処でき、かつ安定した運転を行うことのできる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】
【００２０】
本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項１に記載したように、高圧タービン段落、中圧タービン段落および低圧タービン段落のうち、少なくとも２つ以上を組み合わせてタービンケーシングに収容する蒸気タービンにおいて、前記タービンケーシングのうち、高圧用タービンケーシング上半部と高圧用タービンケーシング下半部とのそれぞれに高圧蒸気入口管を設けるものである。
【００２１】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項２に記載したように、高圧用タービンケーシング上半部に設ける高圧蒸気入口管と高圧用タービンケーシング下半部に設ける高圧蒸気入口管とは、高圧用タービンケーシングの中心点に対して点対象に配置するものである。
【００２２】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項３に記載したように、高圧用タービンケーシング上半部に設ける高圧蒸気入口管と高圧用タービンケーシング下半部に設ける高圧蒸気入口管とは、ともに、複数本であり、かつ高圧用タービンケーシングの中心横断線に対して線対象に配置するものである。
【００２３】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項４に記載したように、高圧用タービンケーシング上半部に設ける高圧蒸気入口管と高圧用タービンケーシング下半部に設ける高圧蒸気入口管とは、ともに、円筒状の高圧用タービンケーシングの接線方向で、かつタービンロータの回転方向に沿って配置するものである。
【００２４】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項５に記載したように、高圧用タービンケーシング上半部に設ける高圧蒸気入口管と高圧用タービンケーシング下半部に設ける高圧蒸気入口管とは、ともに、円筒状の高圧用タービンケーシングの接線方向で、かつタービンロータの回転方向に沿って複数本配置するものである。
【００２５】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項６に記載したように、高圧タービン段落、中圧タービン段落および低圧タービン段落のうち、少なくとも２つ以上を組み合わせてタービンケーシングに収容する蒸気タービンにおいて、前記タービンケーシングのうち、高圧用タービンケーシング上半部と高圧用タービンケーシング下半部とのそれぞれに高圧蒸気入口管を設けるとともに、前記高圧タービン段落のうち、高圧タービン初段落から高圧タービン中間段落までを高圧用タービン外部ケーシングと高圧用タービン内部ケーシングとで包囲形成するものである。
【００２６】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項７に記載したように、高圧タービン段落、中圧タービン段落および低圧タービン段落のうち、少なくとも２つ以上を組み合わせてタービンケーシングに収容する蒸気タービンにおいて、前記タービンケーシングのうち、高圧用タービンケーシング上半部と高圧用タービンケーシング下半部とのそれぞれに高圧蒸気入口管を設けるとともに、前記高圧タービン段落のうち、高圧タービン初段落から高圧タービン中間段落までの蒸気圧力が９０ｋｇｆ／ｃｍ２以上および蒸気温度が４８０℃以上のうち、少なくともいずれか一方の蒸気条件領域を高圧用タービン外部ケーシングと高圧用タービン内部ケーシングとで包囲形成ものである。
【００２７】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項８に記載したように、高圧用タービン外部ケーシングは、ＣｒＭｏＶ基鋼を使用するとともに、高圧用タービン内部ケーシングは９Ｃｒ基鋼および１２Ｃｒ基鋼のうち、いずれかを使用するものである。
【００２８】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項９に記載したように、高圧用タービン外部ケーシングおよび高圧用タービン内部ケーシングは、ともに、ＣｒＭｏＶ鋼を使用するものである。
【００２９】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項１０に記載したように、高圧タービン段落、中圧タービン段落および低圧タービン段落のうち、少なくとも２つ以上を組み合わせてタービンケーシングに収容する蒸気タービンにおいて、前記高圧タービン段落のうち、高圧タービン初段落から高圧タービン中間段落までを高圧用タービン外部ケーシングと高圧用タービン内部ケーシングとで包囲形成する一方、前記高圧用タービン外部ケーシングと前記高圧用タービン内部ケーシングとで包囲形成される前記高圧タービン段落のうち、タービン動翼の翼ルート部直径をＤｒとし、翼チップ部直径をＤｔとするとき、直径比Ｄｒ／Ｄｔを、
［数２］
０．８５＜Ｄｒ／Ｄｔ＜０．９５
の範囲に設定するものである。
【００３０】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項１１に記載したように、高圧タービン段落、中圧タービン段落および低圧タービン段落のうち、少なくとも２つ以上を組み合わせてタービンケーシングに収容する蒸気タービンにおいて、前記高圧タービン段落のうち、高圧タービン初段落のタービンノズルに蒸気を供給する高圧用蒸気室をスクロール状に形成するとともに、スクロール状に形成する高圧用蒸気室を高圧用蒸気室上半部と高圧用蒸気室下半部とに区分けする一方、前記高圧用蒸気室上半部と前記高圧用蒸気室下半部とのそれぞれに複数本の高圧蒸気入口管を設けるものである。
【００３１】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項１２に記載したように、高圧用蒸気室上半部に設ける複数本の高圧蒸気入口管と、高圧用蒸気室下半部に設ける複数本の高圧蒸気入口管とは、中心横断線を基準に、互いを対向配置するものである。
【００３２】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項１３に記載したように、高圧タービン段落、中圧タービン段落および低圧タービン段落のうち、少なくとも２つ以上を組み合わせてタービンケーシングに収容する蒸気タービンにおいて、前記高圧タービン段落のうち、高圧タービン初段落のタービンノズルに蒸気を供給する高圧用蒸気室をスクロール状に形成するとともに、スクロール状に形成する高圧用蒸気室を高圧用蒸気室上半部と高圧用蒸気室下半部とに区分けする一方、前記高圧用蒸気室上半部と前記高圧用蒸気室下半部とのそれぞれの接線方向に沿って高圧蒸気入口管を設ものである。
【００３３】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項１４に記載したように、高圧タービン段落、中圧タービン段落および低圧タービン段落のうち、少なくとも２つ以上を組み合わせてタービンケーシングに収容する蒸気タービンにおいて、前記タービンケーシングのうち、中圧用タービンケーシング上半部と中圧用タービンケーシング下半部とのそれぞれに再熱蒸気入口管を設けるものである。
【００３４】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項１５に記載したように、中圧用タービンケーシング上半部に設ける再熱蒸気入口管と中圧用タービンケーシング下半部に設ける再熱蒸気入口管とは、中圧用タービンケーシングの中心点に対して点対象に配置するものである。
【００３５】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項１６に記載したように、中圧用タービンケーシング上半部に設ける再熱蒸気入口管と中圧用タービンケーシング下半部に設ける再熱蒸気入口管とは、ともに、複数本であり、かつ中圧用タービンケーシングの中心横断線に対して線対象に配置するものである。
【００３６】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項１７に記載したように、中圧用タービンケーシング上半部に設ける再熱蒸気入口管と中圧用タービンケーシング下半部に設ける再熱蒸気入口管とは、ともに、円筒状の中圧用タービンケーシングの接線方向で、かつタービンロータの回転方向に沿って配置するものである。
【００３７】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項１８に記載したように、中圧用タービンケーシング上半部に設ける再熱蒸気入口管と中圧用タービンケーシング下半部に設ける再熱蒸気入口管とは、ともに、円筒状の中圧用タービンケーシングの接線方向で、かつタービンロータの回転方向に沿って複数本配置するものである。
【００３８】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項１９に記載したように、高圧タービン段落、中圧タービン段落および低圧タービン段落のうち、少なくとも２つ以上を組み合わせてタービンケーシングに収容する蒸気タービンにおいて、前記中圧タービン段落のうち、中圧タービン初段落のタービンノズルに蒸気を供給する再熱用蒸気室をスクロール状に形成するとともに、スクロール状に形成する再熱用蒸気室を再熱用蒸気室上半部と再熱用蒸気室下半部とに区分けする一方、前記再熱用蒸気室上半部と前記再熱用蒸気室下半部とのそれぞれに複数本の再熱蒸気入口管を設けるものである。
【００３９】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項２０に記載したように、再熱用蒸気室上半部に設ける複数本の再熱蒸気入口管と、再熱用蒸気室下半部に設ける複数本の再熱蒸気入口管とは、中心横断線を基準に、互いを対向配置するものである。
【００４０】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項２１に記載したように、タービン段落、中圧タービン段落および低圧タービン段落のうち、少なくとも２つ以上を組み合わせてタービンケーシングに収容する蒸気タービンにおいて、前記中圧タービン段落のうち、中圧タービン初段落のタービンノズルに蒸気を供給する再熱用蒸気室をスクロール状に形成するとともに、スクロール状に形成する再熱用蒸気室を高圧用蒸気室上半部と再熱用蒸気室下半部とに区分けする一方、前記再熱用蒸気室上半部と前記再熱用蒸気室下半部とのそれぞれの接線方向に沿って再熱蒸気入口管を設ものである。
【００４１】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項２２に記載したように、高圧タービン段落、中圧タービン段落および低圧タービン段落のうち、少なくとも２つ以上を組み合わせてタービンケーシングに収容する蒸気タービンにおいて、前記タービンケーシングのうち、中圧用タービンケーシングから低圧タービンケーシングのタービン最終段落に至るまでの中間部分のタービンケーシング上半部およびタービンケーシング下半部とのそれぞれに低圧蒸気入口管を設けるものである。
【００４２】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項２３に記載したように、タービンケーシング上半部に設ける低圧蒸気入口管とタービンケーシング下半部に設ける低圧蒸気入口管とは、タービンケーシングの中心点に対して点対象に配置するものである。
【００４３】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項２４に記載したように、タービンケーシング上半部に設ける低圧蒸気入口管とタービンケーシング下半部に設ける低圧蒸気入口管とは、ともに、複数本であり、かつタービンケーシングの中心横断線に対して線対象に配置するものである。
【００４４】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項２５に記載したように、タービンケーシング上半部に設ける低圧蒸気入口管とタービンケーシング下半部に設ける低圧蒸気入口管とは、ともに、円筒状のタービンケーシングの接線方向で、かつタービンロータの回転方向に沿って配置するものである。
【００４５】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項２６に記載したように、タービンケーシング上半部に設ける低圧蒸気入口管とタービンケーシング下半部に設ける低圧蒸気入口管とは、ともに、円筒状のタービンケーシングの接線方向で、かつタービンロータの回転方向に沿って複数本配置するものである。
【００４６】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項２７に記載したように、高圧タービン段落、中圧タービン段落および低圧タービン段落のうち、少なくとも２つ以上を組み合わせてタービンケーシングに収容する蒸気タービンにおいて、前記低圧タービン段落のうち、低圧タービン初段落のタービンノズルに蒸気を供給する低圧用蒸気室をスクロール状に形成するとともに、スクロール状に形成する低圧用蒸気室を高圧用蒸気室上半部と低圧用蒸気室下半部とに区分けする一方、前記低圧用蒸気室上半部と前記低圧用蒸気室下半部とのそれぞれに複数本の低圧蒸気入口管を設けるものである。
【００４７】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項２８に記載したように、低圧用蒸気室上半部に設ける複数本の低圧蒸気入口管と、低圧用蒸気室下半部に設ける複数本の低圧蒸気入口管とは、中心横断線を基準に、互いを対向配置するものである。
【００４８】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項２９に記載したように、高圧タービン段落、中圧タービン段落および低圧タービン段落のうち、少なくとも２つ以上を組み合わせてタービンケーシングに収容する蒸気タービンにおいて、前記低圧タービン段落のうち、低圧タービン初段落のタービンノズルに蒸気を供給する低圧用蒸気室をスクロール状に形成するとともに、スクロール状に形成する低圧用蒸気室を低圧用蒸気室上半部と低圧用蒸気室下半部とに区分けする一方、前記低圧用蒸気室上半部と前記低圧用蒸気室下半部とのそれぞれの接線方向に沿って低圧蒸気入口管を設ものである。
【００４９】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項３０に記載したように、高圧タービン段落、中圧タービン段落および低圧タービン段落のうち、少なくとも２つ以上を組み合わせてタービンケーシングに収容する蒸気タービンにおいて、前記タービンケーシングのうち、中圧用タービンケーシングの中圧排気室に低圧蒸気入口管を設けるものである。
【００５０】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項３１に記載したように、高圧タービン段落、中圧タービン段落および低圧タービン段落のうち、少なくとも２つ以上を組み合わせてタービンケーシングに収容する蒸気タービンにおいて、前記高圧タービン段落、前記中圧タービン段落および前記低圧タービン段落のそれぞれに供給する蒸気のうち、少なくとも１つ以上を蒸気圧力１２０ｋｇｆ／ｃｍ２、蒸気温度５５０℃にするとともに、定格出力を１２０ＭＷ以上にすることを特徴とするものである。
【００５１】
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項３２に記載したように、請求項３１記載の蒸気タービンは、コンバインドサイクル発電プラントに適用するものである。
【発明の効果】
【００５２】
本発明に係る蒸気タービンは、タービン高圧部、タービン中圧部およびタービン低圧部のうち、少なくとも二つ以上を組み合せたものを収容するタービンケーシングの上半部と下半部とのそれぞれの対向位置に蒸気入口管を設け、各蒸気入口管から供給される蒸気でタービンケーシング内を均等に加熱させるので、猫背または逆猫背現象を確実に防止することができ、猫背または逆猫背現象の防止に伴ってタービンロータに安定運転を行わせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５３】
以下、本発明に係る蒸気タービンの実施形態を図面および図面に付した符号を引用して説明する。なお、本発明に係る蒸気タービンは、蒸気条件のうち、蒸気圧力を、例えば、１２０ｋｇｆ／ｃｍ２以上、蒸気温度を、例えば５５０℃以上、出力を、例えば１２０ＭＷ以上にすることを設計要項とし、例えば、ガスタービン高温部を蒸気冷却するコンバインドサイクル発電プラントに適用される。また、本発明に係る蒸気タービンは、タービン高圧部、タービン中圧部、およびタービン低圧部のうち、少なくとも二つ以上を備えているが、これらタービン各部のうち、少なくとも二つ以上のものを組み合せて一つのケーシングに収容する、いわゆる一体タイプにしている。また、本発明に係る蒸気タービンの説明に先立ち、理解を容易にするために、最初に、従来の蒸気タービンを説明し、次に本発明に係る蒸気タービンを説明する。
【００５４】
図３７は、コンバインドサイクル発電プラントに適用している従来の蒸気タービンを示す概略縦断面図である。
【００５５】
図３７に示す従来の蒸気タービンは、例えば高中低圧一体タイプとして適用しているもので、タービン高圧部１、タービン中圧部２およびタービン低圧部３を、一つの高中低圧一体タービンロータ（タービン軸）４にまとめてタービンケーシング５に収容させている。
【００５６】
高中低圧一体タイプの蒸気タービンは、タービン高圧部１、タービン中圧部２およびタービン低圧部３のそれぞれに、高圧タービン段落６、中圧タービン段落７および低圧タービン段落８を備え、各タービン段落６，７，８を蒸気の流れに向って複数段に配置する、軸流タイプになっている。
【００５７】
各段落６，７，８は、図３８に示すように、ダイアフラム外輪９とダイアフラム内輪１０とで支持されるタービンノズル（タービン静翼）１１と、高中低圧一体タービンロータ４に植設するタービン動翼１２とを１組にして組み合せたもので、蒸気ＳＴの持つ熱エネルギの大部分をタービンノズル１１で膨張させるようになっている。
【００５８】
また、高中低圧一体タイプの蒸気タービンは、高中低圧一体タービンロータ４の両端をジャーナル軸受１３ａ，１３ｂおよびスラスト軸受１４で軸支している。
【００５９】
一方、タービンケーシング５は、タービン高圧部１、タービン中圧部２およびタービン低圧部３のそれぞれに対応させ、高圧タービン段落６を収容する高圧用タービンケーシング１５、中圧タービン段落７を収容する中圧用タービンケーシング１６および低圧タービン段落８を収容する低圧用タービンケーシング１７のそれぞれに区分けする一方、各タービンケーシング１５，１６，１７の中心横断線（水平継手面）ＨＣＬから半割れ状の２分割にし、２分割するそれぞれの頭部側を高圧用タービンケーシング上半部１８、中圧用タービンケーシング上半部１９および低圧用タービンケーシング上半部２０とし、また、２分割するそれぞれの底部側を高圧用タービンケーシング下半部２１、中圧用タービンケーシング下半部２２および低圧用タービンケーシング下半部２３として分けている。
【００６０】
また、高圧用タービンケーシング下半部２１は、高圧蒸気入口管２４と高圧蒸気出口管２５とを備えている。さらに、中圧用タービンケーシング下半部２２は、再熱蒸気入口管２６を備えている。さらにまた、低圧用タービンケーシング下半部２３は、低圧蒸気入口管２７を備えるとともに、膨張仕事を終えたタービン排気を復水器（図示せず）に案内するタービン排気室２８を備えている。
【００６１】
このような構成を備える従来の蒸気タービンにおいて、排熱回収ボイラ（図示せず）からの蒸気は、高圧用タービンケーシング下半部２１の高圧蒸気入口管２４を介して高圧用タービンケーシング１５に供給され、高圧タービン段落６で膨張仕事をした後、タービン排気として高圧蒸気出口管２５を介して排熱回収ボイラの再熱器（図示せず）に回収される。
【００６２】
再熱器は、回収する蒸気を再び高温、高圧化して中圧用タービンケーシング下半部２２の再熱蒸気入口管２６を介して再熱蒸気を中圧用タービンケーシング１６に供給し、中圧タービン段落７で膨張仕事をさせた後、例えば排熱回収ボイラの、低圧ドラムからの低圧蒸気や軸シール後の低圧蒸気、あるいはガスタービン高温部を冷却させた蒸気等と低圧タービン下半部２３の低圧蒸気入口管２７を介して合流させ、蒸気量をより多く増加させて出力増加を図っている。
【００６３】
合流する低圧蒸気は、低圧用タービンケーシング１７の低圧タービン段落８で膨張仕事をした後、タービン排気としてタービン排気室２８から復水器に供給される。
【００６４】
このように、従来の蒸気タービンは、メンテナンスの利便性とは言え各タービンケーシング下半部２１，２２，２３側にのみ各蒸気入口管２４，２６，２７を備えているために、運転中、逆猫背が発生し、これに伴って上述の問題が発生していた。
【００６５】
これに対して、本発明に係る蒸気タービンは、高圧蒸気（主蒸気）を適用対象とし、図１に示すように、高中低圧一体タービンロータ４を収容する高圧用タービンケーシング上半部１８と高圧用タービンケーシング下半部２１とのそれぞれに高圧蒸気入口管２４ａ，２４ｂを設けたものである。なお、他の構成部分は、図３７に示す従来の蒸気タービンと同一なので、同一符号を付して、その説明を省略する。
【００６６】
高圧用タービンケーシング上半部１８と高圧用タービンケーシング下半部２１とのそれぞれに設けた高圧蒸気入口管２４ａ，２４ｂは、図２に示すように、高圧用タービンケーシング１５の中心点Ｏに対して点対象に配置されている。
【００６７】
このように、本実施形態は、高圧用タービンケーシング上半部１８と高圧用タービンケーシング下半部２１とのそれぞれに高圧蒸気入口管２４ａ，２４ｂを設け、各高圧蒸気入口管２４ａ，２４ｂを高圧用タービンケーシング１５の中心点Ｏに対して点対象に配置して高圧用タービンケーシング１５の全域を蒸気ＳＴの熱で均等に加熱するので、逆猫背現象を防止して蒸気タービンに安定運転を行なわせることができる。
【００６８】
なお、本実施形態は、高圧用タービンケーシング１５の中心点Ｏを境に点対象にして高圧用タービンケーシング上半部１８と高圧用タービンケーシング下半部２１とのそれぞれ高圧蒸気入口管２４ａ，２４ｂを設けたが、この例に限らず、例えば、図３に示すように、高圧用タービンケーシング上半部１８に２本の高圧蒸気入口管２４ａ１，２４ａ２を設けるとともに、高圧用タービンケーシング下半部２１にも２本の高圧蒸気入口管２４ｂ１，２４ｂ２を設け、高圧用タービンケーシング１５の中心横断線ＨＣＬに対して線対象に配置してもよい。
【００６９】
図４は、例えば、高中低圧一体タイプのうち、高圧蒸気（主蒸気）を適用対象とする本発明にかかる蒸気タービンの第２実施形態を示す概略縦断面図である。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には、同一符号を付す。
【００７０】
本実施形態に係る蒸気タービンは、第１実施形態と同様に、高中低圧一体タービンロータ４を収容する高圧用タービンケーシング上半部１８と高圧用タービンケーシング下半部２１とのそれぞれに高圧蒸気入口管２４ａ，２４ｂを設けたものである。
【００７１】
高圧用タービンケーシング上半部１８と高圧用タービンケーシング下半部２１とのそれぞれに設けた高圧蒸気入口管２４ａ，２４ｂは、図５に示すように、円筒状の高圧用タービンケーシング１５の接線方向で、かつ高中低圧一体タービンロータ４の回転方向に沿って設けたものである。
【００７２】
このように、本実施形態は、円筒状の高圧用タービンケーシング上半部１８と円筒状の高圧用タービンケーシング下半部２１とのそれぞれの接線方向で、かつ高中低圧一体タービンロータ４の回転方向に沿って高圧蒸気入口管２４ａ，２４ｂを設けるとともに、高圧蒸気入口管２４ａ，２４ｂを高圧用タービンケーシング１５の中心点Ｏに対して反対向きに設置し、蒸気ＳＴの噴流力をバランスさせ、かつ高圧用タービンケーシング１５を均等に加熱するので、逆猫背現象を防止して蒸気タービンに安定運転を行わせることができる。
【００７３】
なお、本実施形態は、高圧用タービンケーシング上半部１８と高圧用タービンケーシング下半部２１とのそれぞれの接線方向で、かつ高中低圧一体タービンロータ４の回転方向に沿って高圧蒸気入口管２４ａ，２４ｂを設けたが、この例に限らず、例えば、図６に示すように、高圧用タービンケーシング上半部１８の接線方向に沿って２本の高圧蒸気入口管２４ａ１，２４ａ２と高圧用タービンケーシング下半部２１の接線方向に沿って２本の高圧蒸気入口管２４ｂ１、２４ｂ２とを設けてもよい。
【００７４】
図７は、例えば、高中低圧一体タイプのうち、高圧蒸気を適用対象とする本発明にかかる蒸気タービンの第３実施形態を示す概略縦断面図である。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には、同一符号を付す。
【００７５】
本実施形態に係る蒸気タービンは、第１実施形態と同様に、高圧用タービンケーシング上半部１８と高圧用タービンケーシング下半部２１とのそれぞれに高圧蒸気入口管２４ａ，２４ｂを設けるとともに、高圧タービン段落６のうち、高圧タービン初段落から、例えば、高圧タービン４段落等の高圧タービン中間段落までを収容する高圧用タービンケーシング１５を高圧用タービン外部ケーシング２９と高圧用タービン内部ケーシング３０との部分２重ケーシング構造にする一方、残りの高圧タービン段落を収容する高圧用タービンケーシング１５を一重ケーシング構造にするものである。
【００７６】
このように、本実施形態は、高圧タービン段落６のうち、高圧タービン初段落から高圧タービン中間段落までを収容する高圧用タービンケーシング１５を高圧用タービン外部ケーシング２９と高圧用タービン内部ケーシング３０との部分２重ケーシング構造にするので、運転中に発生する熱応力や熱変形を分散させて低く抑えることができ、蒸気条件の高温化、高圧化に対して蒸気タービンを充分に対処させて安定運転を行わせることができる。
【００７７】
なお、本実施形態は、高圧タービン段落６のうち、高圧タービン初段落から高圧タービン中間段落までを収容する高圧用タービンケーシング１５を高圧用タービン外部ケーシング２９と高圧用タービン内部ケーシング３０との部分２重ケーシング構造にしているが、この例に限らず、例えば、図８に示すように、蒸気圧力が９０ｋｇｆ／ｃｍ２以上、蒸気温度が４８０℃以上のうち、少なくともいずれか一方の蒸気条件領域ＳＣＡＲを高圧用タービン外部ケーシング２９と高圧用タービン内部ケーシング３０との部分２重ケーシング構造にしてもよい。
【００７８】
蒸気圧力が９０ｋｇｆ／ｃｍ２以上、蒸気温度が４８０℃以上のうち、少なくともいずれか一方の蒸気条件領域ＳＣＡＲを高圧用タービン外部ケーシング２９と高圧用タービン内部ケーシング３０との部分２重ケーシング構造にするのは、次の理由に基づく。
【００７９】
一般に、高圧用タービンケーシングに使用する材料は、図１１に示すように、耐力特性値Ｋが蒸気温度の増加とともに破線で示すように変動し、また、１０５時間破断強度特性値Ｌが蒸気温度の増加とともに実線で示すように変動し、蒸気温度４８０℃で耐力特性値Ｋと１０５時間破断強度特性値Ｌとが交差している。このため、設計では、蒸気温度４８０℃以下で耐力特性値Ｋを安全保証値として採用するとともに、蒸気温度４８０℃以上で１０５時間破断強度特性値Ｌを安全保証値として採用している。
【００８０】
このように、蒸気温度が４８０℃を境に耐力特性値Ｋと１０５時間破断強度特性値Ｌとが入れ替わるので、実設計では、図１２に示すように、強度保証基準特性値Ｍを連続実線としてプロットし、この線図の値以下のものを設計基準にしている。特に、図１２では、蒸気温度が４８０℃以上になると強度が極端に低下することがわかっている。なお、蒸気温度が４８０℃のとき、蒸気圧力は９０ｋｇｆ／ｃｍ２に相当する。
【００８１】
したがって、本実施形態では、図１１および図１２を勘案して蒸気条件のうち、蒸気温度が４８０℃以上および蒸気圧力が９０ｋｇｆ／ｃｍ２以上のうち、少なくともいずれか一方の蒸気条件領域ＳＣＡＲにおける高圧用タービンケーシング１５を、高圧用タービン外部ケーシング２９と高圧用タービン内部ケーシング３０との部分２重ケーシング構造にし、熱応力や熱変形に対する強度保証を行うものである。
【００８２】
図９は、例えば高中低圧一体タイプのうち、高圧蒸気を適用対象とする本発明に係る蒸気タービンの第４実施形態を説明するために用いる概略縦断面図である。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には、同一符号を付す。
【００８３】
本実施形態に係る蒸気タービンは、第３実施形態と同様に、高圧用タービンケーシング上半部１８と高圧用タービンケーシング下半部２１とのそれぞれに高圧蒸気入口管２４ａ，２４ｂを設けるとともに、高圧タービン段落６のうち、高圧タービン初段落から、例えば、高圧タービン４段落等の高圧タービン中間段落までを収容する高圧用タービンケーシング１５を高圧用タービン外部ケーシング２９と高圧用タービン内部ケーシング３０との部分２重ケーシング構造にする一方、高圧用タービン外部ケーシング２９の材料をＣｒを１ｗｔ％〜３ｗｔ％を含むＣｒＭｏＶ鋼に設定し、高圧用タービン内部ケーシング３０の材料をＣｒを８ｗｔ％〜１０ｗｔ％を含む９Ｃｒ基鋼およびＣｒを９．５ｗｔ％〜１２．５ｗｔ％を含む１２Ｃｒ基鋼のうち、いずれか一方を設定するものである。
【００８４】
このように、本実施形態は、高圧用タービンケーシング２９の材料をＣｒＭｏＶ鋼に設定するとともに、高圧用タービン内部ケーシング３０の材料を９Ｃｒ基鋼および１２Ｃｒ基鋼のうち、いずれか一方に設定するので、高圧蒸気入口管２４ａ，２４ｂのそれぞれの高圧用タービンケーシング上半部１８と高圧用タービンケーシング下半部２１とへの対向配置に伴う逆猫背防止と相まって、蒸気条件の高温化、高圧化に伴う熱応力や熱変形の発生を低く抑えて蒸気タービンに安定運転を行わせることができる。
【００８５】
なお、本実施形態は、高圧用タービン外部ケーシング２９の材料をＣｒＭｏＶ鋼に設定し、高圧用タービン内部ケーシング３０の材料を９Ｃｒ基鋼および１２Ｃｒ基鋼のうち、いずれか一方を設定しているが、この例に限らず、例えば、図１０に示すように、高圧用タービン外部ケーシング２９、高圧用タービン内部ケーシング３０ともに、Ｃｒを１ｗｔ％〜３ｗｔ％を含むＣｒＭｏＶ鋼を用いてもよい。
【００８６】
図１３は、例えば高中低圧一体タイプのうち、高圧蒸気を適用対象とする本発明に係る蒸気タービンの第５実施形態を説明するために用いる概略縦断面図である。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には、同一符号を付す。
【００８７】
本実施形態に係る蒸気タービンは、図７で示す第３実施形態と同様に、高圧用タービンケーシング上半部１８と高圧用タービンケーシング下半部２１とのそれぞれに高圧蒸気入口管２４ａ，２４ｂを設けるとともに、高圧タービン段落６のうち、高圧タービン初段落から、例えば、高圧タービン４段落等の高圧タービン中間段落までを収容する高圧用タービンケーシング１５を高圧用タービン外部ケーシング２９と高圧用タービン内部ケーシング３０との部分２重ケーシング構造にする一方、図１３に示すように、部分２重ケーシング構造に収容される高圧タービン段落６のタービンノズル１１とタービン動翼１２とのうち、タービン動翼１２の高中低圧一体タービンロータ４の中心ＣＬを通る翼ルート部（翼根元部）直径をＤｒとし、タービン動翼１２の高中低圧一体タービンロータ４の中心ＣＬを通る翼チップ部（翼先端部）直径をＤｔとすると、高圧タービン段落６におけるタービン動翼１２の直径比Ｄｒ／Ｄｔを
［数３］
０．８５＜Ｄｒ／Ｄｔ＜０．９５
の範囲内に設定したものである。
【００８８】
一般に、コンバインドサイクル発電プラントに適用する蒸気タービンは、タービン高圧部１における高中低圧一体タービンロータ４の軸径Ｄを、コンベンショナル発電プラント（蒸気タービン単体）のそれに較べて太くしている。これは、高中低圧一体タービンロータ４に発生する回転トルクの大小に起因する。
【００８９】
すなわち、コンベンショナル発電プラントは、図１４に示すように、タービン高圧部１、タービン中圧部２、タービン低圧部３および発電機３１を互いに軸直結させ、一つの軸としてタービンロータ３２を形成している。このため、タービン高圧部１は、自身を回転させる回転トルクと発電機３１を回転させる回転トルクとの合計二つの回転トルクで済み、軸径を比較的細くしても安定運転を行わせることができた。
【００９０】
しかし、コンバインドサイクル発電プラントは、構造上の制約とメンテナンスの利便性との兼合いから、図１５に示すように、ガスタービン３３を基点にタービン高圧部１、タービン中圧部２、タービン低圧部３および高中低圧一体タービンロータ４を一つのタービンケーシング（図示せず）に収容するとともに、発電機３１を軸直結させるか、あるいは図１６に示すように、ガスタービン３３を基点に発電機３１をタービン高圧部１、タービン中圧部２、タービン低圧部３の高中低圧一体タービンロータ４に軸直結させている。このため、タービン高圧部１は、自身の回転トルク、発電機３１の回転トルク、ガスタービン３３の回転トルクの合計三つの回転トルクが必要であり、上述コンベンショナル発電プラントに較べて軸径Ｄを太くし、高いねじり強度を確保させていた。
【００９１】
このように、コンバインドサイクル発電プラントに適用する高中低圧一体タービンロータ４の軸径Ｄがコンベンショナル発電プラントのタービンロータの軸径に較べて太くなると、タービン動翼１２は、翼ルート部直径Ｄｒを必然的に太くすることになるが、蒸気流量は変わらないので、翼出口面積を一定に維持させるために翼長を短くさせる必要がある。
【００９２】
ここで、高圧タービン段落６におけるタービン動翼１２は、翼長をＨｂ、翼幅Ｗｂとするとき、翼長翼幅比Ｈｂ／ＷｂをＨｂ／Ｗｂ＜１にすると、二次流れ損失が大きくなって翼効率を著しく悪くする。
【００９３】
このため、高圧タービン段落６におけるタービン動翼１２は、翼長Ｈｂを長くすることが望ましく、翼効率向上の点から直径比Ｄｒ／Ｄｔを小さくすることが望まれる。
【００９４】
コンバインドサイクル発電プラントは、蒸気タービンの出力を１２０ＭＷ以上に設計しているので、タービン動翼１２の翼幅Ｗｂを最小２０ｍｍ、翼ルート部直径Ｄｒを最小８００ｍｍにするのが限界である。
【００９５】
したがって、本実施形態では、直径比Ｄｒ／Ｄｔを、
［数４］
Ｄｒ／Ｄｔ＜（Ｄｔ−２Ｈｂ）／Ｄｔ
＝１−２Ｈｂ／Ｄｔ
≒１−２Ｗｂ／（Ｄｒ＋２Ｗｂ）
≒１−２×２０／（８００＋２×２０）
≒０．９５
【００９６】
つまり、タービン動翼１２は、直径比Ｄｒ／Ｄｔを、Ｄｒ／Ｄｔ＜０．９５の範囲に設定することが翼効率を高く維持させる上で重要となる。
【００９７】
他方、タービン高圧部１における部分２重ケーシング構造に収容している高圧タービン段落６が蒸気温度４８０℃以上にさらされているので、タービン動翼１２や高中低圧一体タービンロータ４の耐力特性値Ｋおよび１０５時間破断強度特性値Ｌも、図１１に示す特性線図になっている。このため、タービン動翼１２は、高温強度低下の心配があり、むやみに翼長Ｈｂを長くするとクリープ損傷等が発生し、危険状態になる。
【００９８】
一般に、蒸気タービンは、図１３に示すタービン動翼１２の翼植込み部３４を高中低圧一体タービンロータ４の中心線ＣＬの応力とほぼ同一値に設計している。また、蒸気タービンは、タービン動翼１２の翼ルート部直径Ｄｒを段落効率と製造能力とを総合的に勘案して設計している。したがって、出力１２０ＭＷ以上の蒸気タービンでは、出力が大きくなっても翼ルート部直径Ｄｒが一定であり、図１７に示すように、翼植込み部応力ｐと高中低圧一体タービンロータ４の中心部周方向応力ｑとがタービン動翼１２の直径比Ｄｒ／Ｄｔの増加するにつれて減少し、ついに平坦状の飽和になる。
【００９９】
このような蒸気タービンは、高直径比Ｄｒ／Ｄｔの領域でも、高中低圧一体タービンロータ４の中心部周方向応力ｑが強度的に限界値に近づいているので、それ以上大きく超える応力での設計製造が難しい。また、低直径比Ｄｒ／Ｄｔの領域では、直径比Ｄｒ／Ｄｔの減少に伴ってタービン動翼１２の翼植込み部応力ｐが高中低圧一体タービンロータ４の中心部周方向応力ｑを超えて大きいから、この領域での設計製造も難しい。タービン動翼１２の翼植込み部応力ｐが高中低圧一体タービンロータ４の中心部周方向応力ｑと交差する位置は、０．８５であり、タービン動翼１２の直径比Ｄｒ／Ｄｔが０．８５以下のとき、強度保証の点で難しくなる。
【０１００】
したがって、タービン動翼１２の直径比Ｄｒ／Ｄｔが少なくとも、０．８５＜Ｄｒ／Ｄｔの範囲に設定することが、タービン回転部の高温強度を保証する点で重要である。
【０１０１】
このように、本実施形態は、タービン動翼１２の直径比Ｄｒ／Ｄｔを、
［数５］
０．８５＜Ｄｒ／Ｄｔ＜０．９５
に設定するので、２次流れによる影響を少なくして翼効率を向上させることができ、高温強度を保証して蒸気タービンに安定運転を行わせることができる。
【０１０２】
図１８は、例えば高中低圧一体タイプのうち、高圧蒸気を適用対象とする本発明に係る蒸気タービンの第６実施形態を説明するために用いる概略縦断面図である。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には、同一符号を付す。
【０１０３】
本実施形態に係る蒸気タービンは、タービン高圧部１の初段落のタービンノズル１１に蒸気を供給する高圧用蒸気室３５の中心横断線ＨＣＬから半割れ状の２分割にし、２分割する頭部側を高圧用蒸気室上半部３６とし、その底部側を高圧用蒸気室下半部３７として分けるとともに、各高圧用蒸気室上下半部３６，３７をスクロール（渦巻）形状に形成するものである。
【０１０４】
また、スクロール形状の高圧用蒸気室上半部３６および高圧用蒸気室下半部３７のそれぞれには、高圧蒸気入口管２４ａ１，２４ａ２，２４ｂ１，２４ｂ２が鉛直方向に沿ってそれぞれ互いの蒸気ＳＴの向きを変えて対向配置させ、少なくとも２本以上を備えたものである。
【０１０５】
このように、本実施形態は、高圧用蒸気室上半部３６と高圧用蒸気室下半部３７とに区分けする高圧用蒸気室３５をスクロール状に形成して流入する蒸気ＳＴの流れをタービンノズル１１の全周に均一に分配するとともに、高圧用蒸気室上半部３６と高圧用蒸気室下半部３７とのそれぞれに設ける高圧蒸気入口管２４ａ１，２４ａ２，２４ｂ１，２４ｂ２を鉛直方向に沿って互いの蒸気ＳＴの向きを変えて対向配置し、猫背または逆猫背を防止させるので、タービン動翼に流れる蒸気の流入角損失を少なくさせ翼効率を高くすることができ、猫背防止または逆猫背防止による蒸気タービンに安定運転を行わせることができる。
【０１０６】
なお、本実施形態は、高圧用蒸気室上半部３６と高圧用蒸気室下半部３７とに区分けする高圧用蒸気室３５をスクロール状に形成するとともに、各高圧用蒸気室上下半部２４ａ１，２４ａ２，２４ｂ１，２４ｂ２のそれぞれに、鉛直方向に沿い、かつ蒸気ＳＴ流れの向きを互いに逆にする対応位置に高圧蒸気入口管２４ａ１，２４ａ２，２４ｂ１，２４ｂ２をそれぞれ少なくとも２本以上設置したが、この例に限らず、例えば、図１９に示すように、スクロール形状の高圧用蒸気室上下半部３６，３７のそれぞれの接線方向に沿って少なくとも１本以上の高圧蒸気入口管２４ａ，２４ｂを備えてもよい。
【０１０７】
図２０は、例えば高中低圧一体タイプのうち、再熱蒸気を適用対象とする本発明に係る蒸気タービンの第７実施形態を示す概略縦断面図である。なお、再熱蒸気を適用対象とする本発明に係る蒸気タービンは、蒸気条件のうち、蒸気圧力を、例えば１２０ｋｇｆ／ｃｍ２以上にすることを設計要項とし、例えば、ガスタービン高温部を蒸気冷却するコンバインドサイクル発電プラントに適用される。また、第１実施形態の構成部分と同一部分には、同一符号を付す。
【０１０８】
本実施形態に係る蒸気タービンは、高中低圧一体タービンロータ４を収容する中圧用タービンケーシング上半部１９と中圧用タービンケーシング下半部２２とのそれぞれに再熱蒸気入口管２６ａ，２６ｂを設けたものである。なお、他の構成部分は、図３７に示す従来の蒸気タービンと同一なので、同一符号を付して、その説明を省略する。
【０１０９】
中圧用タービンケーシング上半部１９と中圧用タービンケーシング下半部２２との設けた再熱蒸気入口管２６ａ，２６ｂは、図２１に示すように、中圧用タービンケーシング１６の中心点Ｏに対して点対象に配置されている。
【０１１０】
このように、本実施形態は、中圧用タービンケーシング上半部１９と中圧用タービンケーシング下半部２２とのそれぞれに再熱蒸気入口管２６ａ，２６ｂを設け、各再熱蒸気入口管２６ａ，２６ｂを中圧用タービンケーシング１６の中心点Ｏに対して点対象に配置して中圧用タービンケーシング１６の全域を蒸気ＳＴの熱で均等に加熱するので、猫背現象または逆猫背現象を防止して蒸気タービンに安定運転を行わせることができる。
【０１１１】
なお、本実施形態は、中圧用タービンケーシング１６の中心点Ｏを境に点対象にして中圧用タービンケーシング上半部１９と中圧用タービンケーシング下半部２２とのそれぞれに再熱蒸気入口管２６ａ，２６ｂを設けたが、この例に限らず、例えば、図２２に示すように、中圧用タービンケーシング上半部１９に２本の再熱蒸気入口管２６ａ１，２６ａ２を設けるとともに、中圧用タービンケーシング下半部２２に２本の再熱蒸気入口管２６ｂ１，２６ｂ２を設け、中圧用タービンケーシング１６の中心横断線ＨＣＬに対して線対象に配置してもよい。
【０１１２】
図２３は、例えば、高中低圧一体タイプのうち、再熱蒸気を適用対象とする本発明に係る蒸気タービンの第８実施形態を示す概略縦断面図である。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には、同一符号を付す。
【０１１３】
本実施形態に係る蒸気タービンは、第１実施形態と同様に、高中低圧一体タービンロータ４を収容する中圧用タービンケーシング上半部１９と中圧用タービンケーシング下半部２２とのそれぞれに高圧蒸気入口管２４ａ，２４ｂを設けたものである。
【０１１４】
中圧用タービンケーシング上半部１９と中圧用タービンケーシング下半部２２とのそれぞれに設けた再熱蒸気入口管２６ａ，２６ｂは、図２４に示すように、円筒状の中圧用タービンケーシング１６の接線方向で、かつ高中低圧一体タービンロータ４の回転方向に沿って設けたものである。
【０１１５】
このように、本実施形態は、円筒状の中圧用タービンケーシング上半部１９と円筒状の中圧用タービンケーシング下半部２２とのそれぞれの接線方向で、かつ高中低圧一体タービンロータ４の回転方向に沿って再熱蒸気入口管２６ａ，２６ｂを設けるとともに、再熱蒸気入口管２６ａ，２６ｂを中圧用タービンケーシング１６の中心点Ｏに対して反対向きに設置し、蒸気ＳＴの噴流力をバランスさせ、かつ中圧用タービンケーシング１６を均等に加熱するので、猫背現象または逆猫背現象を防止して蒸気タービンに安定運転を行わせることができる。
【０１１６】
なお、本実施形態は、中圧用タービンケーシング上半部１９と中圧用タービンケーシング下半部２２とのそれぞれの接線方向で、かつ高中低圧一体タービンロータ４の回転方向に沿って再熱蒸気入口管２６ａ，２６ｂを設けたが、この例に限らず、例えば、図２５に示すように、中圧用タービンケーシング上半部１９の接線方向に沿って２本の再熱蒸気入口管２６ａ１，２６ａ２と中圧用タービンケーシング下半部２２の接線方向に沿って２本の高圧蒸気入口管２６ａ１，２６ａ２とを設けてもよい。
【０１１７】
図２６は、例えば高中低圧一体タイプのうち、再熱蒸気を適用対象とする本発明に係る蒸気タービンの第９実施形態を説明するために用いる概略縦断面図である。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には、同一符号を付す。
【０１１８】
本実施形態に係る蒸気タービンは、タービン中圧部２の初段落のタービンノズル３８に蒸気を供給する再熱用蒸気室３９の中心横断線ＨＣＬから半割れ状の２分割にし、２分割する頭部側を再熱用蒸気室上半部４０とし、その底部側を再熱用蒸気室下半部４１として分けるとともに、各再熱用蒸気室上下半部４０，４１をスクロール（渦巻）形状に形成するものである。
【０１１９】
また、スクロール形状の再熱用蒸気室上半部４０および再熱用蒸気室下半部４１のそれぞれには、再熱蒸気入口管２６ａ１，２６ａ２，２６ｂ１，２６ｂ２が鉛直方向に沿って互いに蒸気ＳＴの向きを変えて対向配置させ、少なくとも２本以上を備えたものである。
【０１２０】
このように、本実施形態は、再熱用蒸気室上半部４０と再熱用蒸気室下半部４１とに区分けする再熱用蒸気室３９をスクロール形状に形成して流入する蒸気ＳＴの流れをタービンノズル３８の全周に均一に分配するとともに、再熱用蒸気室上半部４０と再熱用蒸気室下半部４１とのそれぞれに設ける再熱蒸気入口管２６ａ１，２６ａ２，２６ｂ１，２６ｂ２を鉛直方向に沿って互いの蒸気ＳＴの向きを変えて対向配置し、猫背または逆猫背を防止させるので、タービン動翼に流れる蒸気の流入角損失を少なくさせ、翼効率を高くすることができ、逆猫背防止による蒸気タービンに安定運転を行わせることができる。
【０１２１】
なお、本実施形態は、再熱用蒸気室上半部４０と再熱用蒸気室下半部４１とに区分けする蒸気室３９をスクロール形状に形成するとともに、各再熱用蒸気室上下半部４０，４１のそれぞれに、鉛直方向に沿い、かつ蒸気ＳＴ流れの向きを互いに逆にする対応位置に再熱蒸気入口管２６ａ１，２６ａ２，２６ｂ１，２６ｂ２をそれぞれ少なくとも２本以上設置したが、この例に限らず、例えば、図２６に示すように、スクロール形状の再熱用蒸気室上下半部４０，４１のそれぞれの接線方向に沿って少なくとも１本以上の再熱蒸気入口管２６ａ，２６ｂを備えてもよい。
【０１２２】
図２８は、例えば高中低圧一体タイプのうち、タービン低圧蒸気を適用対象とする本発明に係る蒸気タービンの第１０実施形態を示す概略縦断面図である。なお、本発明に係る蒸気タービンは、蒸気条件のうち、蒸気圧力を、例えば１２０ｋｇｆ／ｃｍ２以上、蒸気温度を、例えば５５０℃以上、出力を、例えば１２０ＭＷ以上にすることを設計要項とし、例えば、ガスタービン高温部を蒸気冷却するコンバインドサイクル発電プラントに適用される。また、第１実施形態の構成部分と同一部分には、同一符号を付す。
【０１２３】
本実施形態に係る蒸気タービンは、高中低圧一体タービンロータ４を収容する中圧用タービンケーシング１６から低圧用タービンケーシング１７のタービン最終段落に至るまでの中間部分のタービンケーシング上半部４２およびタービンケーシング下半部４３とのそれぞれに低圧蒸気入口管２７ａ，２７ｂを設けたものである。
【０１２４】
なお、他の構成部分は、図３７に示す従来の蒸気タービンと同一なので、同一符号を付して、その説明を省略する。
【０１２５】
タービンケーシング上半部４２とタービンケーシング下半部４３とのそれぞれ設けた低圧蒸気入口管２７ａ，２７ｂは、図２９に示すように、タービンケーシング５の中心点Ｏに対して点対象に配置されている。
【０１２６】
このように、本実施形態は、タービンケーシング上半部４２とタービンケーシング下半部４３とのそれぞれに低圧蒸気入口管２７ａ，２７ｂを設け、各低圧蒸気入口管２７ａ，２７ｂをタービンケーシング５の中心点Ｏに対して点対象に配置してタービンケーシング５の全域を蒸気ＳＴの熱で均等に加熱するので、逆猫背現象を防止して蒸気タービンに安定運転を行わせることができる。
【０１２７】
なお、本実施形態は、タービンケーシング５の中心点Ｏを境に点対象にしてタービンケーシング上半部４２とタービンケーシング下半部４３とのそれぞれに低圧蒸気入口管２７ａ，２７ｂを設けたが、この例に限らず、例えば、図３０に示すように、タービンケーシング上半部４２に２本の低圧蒸気入口管２７ａ１，２７ａ２を設けるとともに、タービンケーシング下半部４２に２本の低圧蒸気入口管２７ｂ１，２７ｂ２を設け、タービンケーシング５の中心横断線ＨＣＬに対して線対象に配置してもよい。
【０１２８】
図３１は、例えば、高中低圧一体タイプのうち、低圧蒸気を適用対象とする本発明に係る蒸気タービンの第１１実施形態を示す概略縦断面図である。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には、同一符号を付す。
【０１２９】
本実施形態に係る蒸気タービンは、第１０実施形態と同様に、高中低圧一体タービンロータ４を収容する中圧用タービンケーシング１６から低圧用タービンケーシング１７のタービン最終段落に至るまでの中間部分のタービンケーシング上半部４２およびタービンケーシング下半部４３とのそれぞれに低圧蒸気入口管２７ａ，２７ｂを設けたものである。
【０１３０】
タービンケーシング上半部４２とタービンケーシング下半部４３とのそれぞれに設けた低圧蒸気入口管２７ａ，２７ｂは、図３２に示すように、タービンケーシング５の接線方向で、かつ高中低圧一体タービンロータ４の回転方向に沿って設けたものである。
【０１３１】
このように、本実施形態は、円筒状のタービンケーシング上半部４２と円筒状のタービンケーシング下半部４３とのそれぞれの接線方向で、かつ高中低圧一体タービンロータ４の回転方向に沿って低圧蒸気入口管２７ａ，２７ｂを設けるとともに、低圧蒸気入口管２７ａ，２７ｂをタービンケーシング５の中心点Ｏに対して反対向きに設置し、蒸気ＳＴの噴流力をバランスさせ、かつタービンケーシング５を均等に加熱するので、猫背現象または逆猫背現象を防止して蒸気タービンに安定運転を行わせることができる。
【０１３２】
なお、本実施形態は、タービンケーシング上半部４２とタービンケーシング下半部４３とのそれぞれの接線方向で、かつ高中低圧一体タービンロータ４の回転方向に沿って低圧蒸気入口管２７ａ，２７ｂを設けたが、この例に限らず、例えば、図３３に示すように、タービンケーシング上半部４２の接線方向に沿って２本の低圧蒸気入口管２７ａ１，２７ａ２とタービンケーシング下半部４３の接線方向に沿って２本の低圧蒸気入口管２７ａ１，２７ａ２とを設けてもよい。
【０１３３】
図３４は、例えば高中低圧一体タイプのうち、低圧蒸気を適用対象とする本発明に係る蒸気タービンの第１２実施形態を説明するために用いる概略縦断面図である。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には、同一符号を付す。
【０１３４】
本実施形態に係る蒸気タービンは、タービン低圧部３の初段落のタービンノズル４４に蒸気を供給する低圧用蒸気室４５の中心横断線ＨＣＬから半割れ状の２分割にし、２分割する頭部側を低圧用蒸気室上半部４６とし、その底部側を低圧用蒸気室下半部４７として分けるとともに、各蒸気室上下半部４６，４７をスクロール（渦巻）形状に形成するものである。
【０１３５】
また、スクロール形状の低圧用蒸気室上半部４６および低圧用蒸気室下半部４７のそれぞれには、低圧蒸気入口管２７ａ１，２７ａ２，２７ｂ１，２７ｂ２が鉛直方向に沿って互いの蒸気ＳＴの向きを変えて対向配置させ、少なくとも２本以上を備えたものである。
【０１３６】
このように、本実施形態は、低圧用蒸気室上半部４６と低圧用蒸気室下半部４７とに区分けする低圧用蒸気室４５をスクロール形状に形成して流入する蒸気ＳＴの流れをタービンノズル４４の全周に均一に分配するとともに、低圧用蒸気室上半部４６と低圧用蒸気室下半部４７とのそれぞれに設ける高圧蒸気入口管２７ａ１，２７ａ２，２７ｂ１，２７ｂ２を鉛直方向に沿って互いの蒸気ＳＴの向きを変えて対向配置し、逆猫背を防止させるので、タービン動翼に流れる蒸気の流入角損失を少なくさせ翼効率を高くすることができ、猫背または逆猫背防止による蒸気タービンに安定運転を行わせることができる。
【０１３７】
なお、本実施形態は、低圧用蒸気室上半部４６と低圧用蒸気室下半部４７とに区分けする低圧用蒸気室４５をスクロール形状に形成するとともに、各低圧用蒸気室上下半部４６，４７のそれぞれに、鉛直方向に沿い、かつ蒸気ＳＴ流れの向きを互いに逆にする対応位置に低圧蒸気入口管２７ａ１，２７ａ２，２７ｂ１，２７ｂ２をそれぞれ少なくとも２本以上設置したが、この例に限らず、例えば、図３５に示すように、スクロール形状の低圧用蒸気室上下半部４６，４７のそれぞれの接線方向に沿って少なくとも１本以上の高圧蒸気入口管２７ａ，２７ｂを備えてもよい。
【０１３８】
図３６は、例えば高中圧一体タイプのうち、低圧蒸気を適用対象とする本発明に係る蒸気タービンの第１３実施形態を示す概略縦断面図である。なお、第１実施形態の構成部分と同一部分には、同一符号を付す。
【０１３９】
本実施形態に係る蒸気タービンは、高中圧一体タービンロータ４９を収容する中圧用タービンケーシング１６の中圧排気室４８に、中圧用タービンケーシング上半部１９および中圧用タービンケーシング下半部２２のそれぞれに対応させて低圧蒸気入口管２７ａ，２７ｂを設けたものである。
【０１４０】
従来、高中圧一体タイプの蒸気タービンは、低圧蒸気を供給する低圧蒸気入口管２７ｂを中圧用タービンケーシング下半部２２側の中圧排気室４８に設けていた。なお、低圧蒸気は、例えば排熱回収ボイラの低圧ドラムからの蒸気や軸シール後の蒸気、あるいはガスタービン高温部を冷却させた蒸気等である。
【０１４１】
しかし、中圧用タービンケーシング下半部２２側の中圧排気室４８に低圧蒸気入口管２７ｂを設けると、低圧蒸気入口管２７ｂの口径が大きくなり、これに伴って高中圧タービンの軸長が長くなり、軸系に安定性の点で不利益となっていた。
【０１４２】
本実施形態は、このような点を考慮したもので、中圧用タービンケーシング上半部１９および中圧用タービンケーシング下半部２２のそれぞれの側の中圧排気室４８，４８に低圧蒸気入口管２７ａ，２７ｂを設け、両方の低圧蒸気入口管２７ａ，２７ｂから低圧蒸気を供給することにより高中圧一体タービンの軸長を短くさせたものである。
【０１４３】
したがって、本実施形態では、低圧蒸気入口管２７ａ，２７ｂを各ケーシング下半部１９，２２側の中圧排気室４８，４８に設け、軸長を短かくさせるので、高中圧一体タービンの軸系の安定化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１４４】
【図１】高中低圧一体タイプのうち、高圧蒸気を適用対象とする本発明に係る蒸気タービンの第１実施形態を示す概略縦断面図。
【図２】本発明に係る蒸気タービンの第１実施形態における高圧蒸気入口管を示す概略縦断面図。
【図３】本発明に係る蒸気タービンの第１実施形態における高圧蒸気入口管の変形例を示す概略縦断面図。
【図４】高中低圧一体タイプのうち、高圧蒸気を適用対象とする本発明に係る蒸気タービンの第２実施形態を示す概略縦断面図。
【図５】本発明に係る蒸気タービンの第２実施形態における高圧蒸気入口管を示す概略縦断面図。
【図６】本発明に係る蒸気タービンの第２実施形態における高圧蒸気入口管の変形例を示す概略縦断面図。
【図７】高中低圧一体タイプのうち、高圧蒸気を適用対象とする本発明に係る蒸気タービンの第３実施形態を示す概略縦断面図。
【図８】本発明に係る蒸気タービンの第３実施形態における高圧タービンケーシングの二重化の変形例を示す概略縦断面図。
【図９】高中低圧一体タイプのうち、高圧蒸気を適用対象とする本発明に係る蒸気タービンの第４実施形態を示す概略縦断面図。
【図１０】本発明に係る蒸気タービンの第４実施形態における高圧タービンケーシングの変形例を示す概略縦断面図。
【図１１】高圧用タービンケーシング材の耐力特性値と１０５時間破断強度特性値とを示す線図。
【図１２】高圧用タービンケーシング材の強度保証基準特性値とを示す線図。
【図１３】高中低圧一体タイプのうち、高圧蒸気を適用対象とする本発明に係る蒸気タービンの第５実施形態を示す概略縦断面図。
【図１４】コンベンショナル発電プラントにおける蒸気タービンプラントの配置を示す概略図。
【図１５】コンバインドサイクル発電プラントにおける蒸気タービンプラントとの配置例を示す概略図。
【図１６】コンバインドサイクル発電プラントにおける蒸気タービンプラントとの他の配置例を示す概略図。
【図１７】翼植込み部の応力と高中低圧一体タービンロータの中心部周方向応力を示す線図。
【図１８】高中低圧一体タイプのうち、高圧蒸気を適用対象とする本発明に係る蒸気タービンの第６実施形態を示す概略縦断面図。
【図１９】本発明に係る蒸気タービンの第６実施形態における高圧用蒸気室の変形例を示す概略縦断面図。
【図２０】高中低圧一体タイプのうち、再熱蒸気を適用対象とする本発明に係る蒸気タービンの第７実施形態を示す概略縦断面図。
【図２１】本発明に係る蒸気タービンの第７実施形態における再熱蒸気入口管を示す概略縦断面図。
【図２２】本発明に係る蒸気タービンの第７実施形態における再熱蒸気入口管の変形例を示す概略縦断面図。
【図２３】高中低圧一体タイプのうち、再熱蒸気を適用対象とする本発明に係る蒸気タービンの第８実施形態を示す概略縦断面図。
【図２４】本発明に係る蒸気タービンの第８実施形態における再熱蒸気入口管を示す概略縦断面図。
【図２５】本発明に係る蒸気タービンの第８実施形態における再熱蒸気入口管の変形例を示す概略縦断面図。
【図２６】高中低圧一体タイプのうち、再熱蒸気を適用対象とする本発明に係る蒸気タービンの第９実施形態を示す概略縦断面図。
【図２７】本発明に係る蒸気タービンの第９実施形態における再熱用蒸気室の変形例を示す概略縦断面図。
【図２８】高中低圧一体タイプのうち、低圧蒸気を適用対象とする本発明に係る蒸気タービンの第１０実施形態を示す概略縦断面図。
【図２９】本発明に係る蒸気タービンの第１０実施形態における低圧蒸気入口管を示す概略縦断面図。
【図３０】本発明に係る蒸気タービンの第１０実施形態における低圧蒸気入口管の変形例を示す概略縦断面図。
【図３１】高中低圧一体タイプのうち、低圧蒸気を適用対象とする本発明に係る蒸気タービンの第１１実施形態を示す概略縦断面図。
【図３２】本発明に係る蒸気タービンの第１１実施形態における低圧蒸気入口管を示す概略縦断面図。
【図３３】本発明に係る蒸気タービンの第１１実施形態における低圧蒸気入口管の変形例を示す概略縦断面図。
【図３４】高中低圧一体タイプのうち、低圧蒸気を適用対象とする本発明に係る蒸気タービンの第１２実施形態を示す概略縦断面図。
【図３５】本発明に係る蒸気タービンの第１２実施形態における低圧用蒸気室の変形例を示す概略縦断面図。
【図３６】高中圧一体タイプのうち、低圧蒸気を適用対象とする本発明に係る蒸気タービンの第１３実施形態を示す概略縦断面図。
【図３７】従来の高中低圧一体タービンを示す概略縦断面図。
【図３８】従来の高中低圧一体タービンにおけるタービン段落を示す概略縦断面図。
【符号の説明】
【０１４５】
１  タービン高圧部
２  タービン中圧部
３  タービン低圧部
４  高中低圧一体タービンロータ
５  タービンケーシング
６  高圧タービン段落
７  中圧タービン段落
８  低圧タービン段落
９  ダイアフラム外輪
１０  ダイアフラム内輪
１１  タービンノズル
１２  タービン動翼
１３ａ，１３ｂ  ジャーナル軸受
１４  スラスト軸受
１５  高圧用タービンケーシング
１６  中圧用タービンケーシング
１７  低圧用タービンケーシング
１８  高圧用タービンケーシング上半部
１９  中圧用タービンケーシング上半部
２０  低圧用タービンケーシング上半部
２１  高圧用タービンケーシング下半部
２２  中圧用タービンケーシング下半部
２３  低圧用タービンケーシング下半部
２４，２４ａ，２４ａ１，２４ａ２，２４ｂ，２４ｂ１，２４ｂ２  高圧蒸気入口管
２５  高圧蒸気出口管
２６，２６ａ，２６ａ１，２６ａ２，２６ｂ，２６ｂ１，２６ｂ２  再熱蒸気入口管
２７，２７ａ，２７ａ１，２７ａ２，２７ｂ，２７ｂ１，２７ｂ２  低圧蒸気入口管
２８  タービン排気室
２９  高圧用タービン外部ケーシング
３０  高圧用タービン内部ケーシング
３１  発電機
３２  タービンロータ
３３  ガスタービン
３４  翼植込み部
３５  高圧用蒸気室
３６  高圧用蒸気室上半部
３７  高圧用蒸気室下半部
３８  タービンノズル
３９  再熱用蒸気室
４０  再熱用蒸気室上半部
４１  再熱用蒸気室下半部
４２  タービンケーシング上半部
４３  タービンケーシング下半部
４４  タービンノズル
４５  低圧用蒸気室
４６  低圧用蒸気室上半部
４７  低圧用蒸気室下半部
４８  中圧排気室
４９  高中圧一体タービンロータ
【図１】
2005315122.tif 000003
【図２】
2005315122.tif 000004
【図３】
2005315122.tif 000005
【図４】
2005315122.tif 000006
【図５】
2005315122.tif 000007
【図６】
2005315122.tif 000008
【図７】
2005315122.tif 000009
【図８】
2005315122.tif 000010
【図９】
2005315122.tif 000011
【図１０】
2005315122.tif 000012
【図１１】
2005315122.tif 000013
【図１２】
2005315122.tif 000014
【図１３】
2005315122.tif 000015
【図１４】
2005315122.tif 000016
【図１５】
2005315122.tif 000017
【図１６】
2005315122.tif 000018
【図１７】
2005315122.tif 000019
【図１８】
2005315122.tif 000020
【図１９】
2005315122.tif 000021
【図２０】
2005315122.tif 000022
【図２１】
2005315122.tif 000023
【図２２】
2005315122.tif 000024
【図２３】
2005315122.tif 000025
【図２４】
2005315122.tif 000026
【図２５】
2005315122.tif 000027
【図２６】
2005315122.tif 000028
【図２７】
2005315122.tif 000029
【図２８】
2005315122.tif 000030
【図２９】
2005315122.tif 000031
【図３０】
2005315122.tif 000032
【図３１】
2005315122.tif 000033
【図３２】
2005315122.tif 000034
【図３３】
2005315122.tif 000035
【図３４】
2005315122.tif 000036
【図３５】
2005315122.tif 000037
【図３６】
2005315122.tif 000038
【図３７】
2005315122.tif 000039
【図３８】
2005315122.tif 000040