(57)【要約】【課題】複流蒸気タービン（１０）を冷却するための方法及び装置を提供する。【解決手段】１つの実施形態では、本方法は、タービンに蒸気を供給して主入口蒸気流を形成するステップと、蒸気が主入口流からタービンの内側シェル（５６）、ノズルプレート（５８）及びロータ本体（５４）によって境界付けられた環状空間（６８）にブリードされるのを可能にするステップと、ブリード蒸気をバケットダブテール蒸気バランス孔（７４）に導くステップとを含む。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複流蒸気タービン（１０）を冷却する方法であって、
タービン入口（３０）に蒸気を供給するステップと、
蒸気が主流からタービンの内側シェル（５６）、ノズルプレート（５８）及びロータ本体（５４）によって境界付けられた環状空間（６８）にブリードされるのを可能にするステップと、
を含む方法。
【請求項２】
ノズルプレート（５８）を有する、内側シェル（５６）内に配置された少なくとも１つの高圧セクション（１２）と、ロータ本体（５４）を有するロータとを含む複流蒸気タービン（１０）を通る冷却蒸気流路（６６）であって、
該冷却蒸気流路が、主入口流から前記内側シェル、ノズルプレート及びロータ本体によって境界付けられた環状空間（６８）まで延びる、
流路（６６）。
【請求項３】
該冷却路が、前記環状空間（６８）からバケットホイール空間（７２）までさらに延びる、請求項２記載の流路（６６）。
【請求項４】
該流路が、前記バケットホイール空間（７２）からバケットダブテールのダブテール蒸気バランス孔（７４）まで延びる、請求項３記載の流路（６６）。
【請求項５】
該蒸気流路が、前記バケットダブテールから段出口（７６）まで延びる、請求項４記載の流路（６６）。
【請求項６】
長手方向軸線の周りで回転可能でありかつ外側環状面を有するロータ本体（５４）を含むロータと、
前記ロータの半径方向外側に間隙を置いて配置された、内側面を含む環状外側ケーシングと、
前記外側ケーシング内側面から間隙を置いて配置された内側シェル（５６）と、
前記ロータに連結されかつその入口（６０）にノズルプレート（５８）が設置された高圧圧縮機（６２）と、
冷却蒸気が主入口流から前記内側シェル、ノズルプレート及びロータ本体によって境界付けられた環状空間（６８）に流れるのを可能にする冷却開口部（７０）を含む冷却路（６６）と、
を含む回転機械（１０）。
【請求項７】
該回転機械が高圧複流蒸気タービンである、請求項６記載の回転機械（１０）。
【請求項８】
前記環状空間（６８）内の蒸気が、バケットホイール空間（７２）に導かれる、請求項６記載の回転機械（１０）。
【請求項９】
前記バケットホイール空間（７２）内の蒸気が、バケットダブテールのダブテール蒸気バランス孔（７４）に導かれる、請求項８記載の回転機械（１０）。
【請求項１０】
蒸気が、前記バケットダブテールから段出口（７６）に導かれる、請求項９記載の回転機械（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、総括的には蒸気タービンに関し、より具体的には複流タービンの第１段を冷却することに関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービンは一般的に、高圧（ＨＰ）タービンセクションと、中圧（ＩＰ）タービンセクションと、低圧（ＬＰ）タービンセクションとを含む。各タービンセクションは、蒸気タービンシャフトに固定取り付けされかつ該蒸気タービンシャフトから半径方向に延びる回転可能な蒸気タービンブレードを含む。シャフトは、軸受によって回転可能に支持される。軸受は、タービンセクションの長手方向外側に設置することができる。
【０００３】
蒸気タービンは、直列流れ関係で蒸気入口と、タービンと、蒸気出口とを含む規定蒸気路を有する。蒸気タービン内の幾つかの領域は、蒸気流に対して淀んだ状態になる可能性がある。例えば、タービンの全領域内に十分な冷却蒸気流を供給する駆動力が不十分である場合がある。その結果、安定した段温度が達成されないおそれがある。つまり、蒸気流が淀んだ領域は、タービンの他の領域の温度に比べて高温になる可能性がある。安定した段温度の得ることにより、作動効率を達成しかつ構成要素破損を回避することが可能になる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
１つの態様では、複流蒸気タービンを冷却する方法を提供する。本方法は、タービンに蒸気を供給して主入口蒸気流を形成するステップと、蒸気が主入口流からタービンの内側シェル、ノズルプレート及びロータ本体によって境界付けられた環状空間にブリードされるのを可能にするステップと、ブリード蒸気をバケットダブテール蒸気バランス孔に導くステップとを含む。
【０００５】
別の態様では、複流蒸気タービンを通る冷却蒸気流路を提供する。本蒸気流路は、タービンの内側シェル、ノズルプレート及びロータ本体によって境界付けられた環状空間を含む。流路は、環状空間からバケットホイール空間まで延び、またバケットホイール空間からバケットダブテール蒸気バランス孔内に延びる。流路は、バケットダブテール蒸気バランス孔から段主出口流に延びる。
【０００６】
さらに別の態様では、回転機械を提供する。本回転機械は、長手方向軸線の周りで回転可能でありかつ外側環状面を備えたロータと、ロータの半径方向外側に間隙を置いて配置された、内側面を含む環状外側ケーシングとを含む。本機械はさらに、蒸気が主入口流から内側シェル、ノズルプレート及びロータ本体によって境界付けられた環状空間に流れるのを可能にする冷却開口部を含む。冷却流路は、環状空間からバケットホイール空間まで延び、またバケットホイール空間からバケットダブテール蒸気バランス孔内に延びる。流路は、バケットダブテール蒸気バランス孔から段主出口流に延びる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は、例示的な対向流蒸気タービン１０の概略図である。タービン１０は、第１及び第２の高圧（ＨＰ）セクション１２及び１４を含む。ロータシャフト１６は、セクション１２及び１４を貫通して延びる。各ＨＰセクション１２及び１４は、ノズル１８及び２０を含む。単一の外側シェル又はケーシング２２は、それぞれ上部及び下部半体セクション２４及び２６に軸方向に分割され、ＨＰセクション１２及び１４の両方にわたって延びる。シェル２２の中央セクション２８は、高圧蒸気入口３０を含む。外側シェル又はケーシング２２内に、ＨＰセクション１２及び１４が、ジャーナル軸受３２及び３４によって支持された状態で単一の軸受スパンとして配置される。
【０００８】
作動中、高圧蒸気入口３０は、例えば発電ボイラ（図示せず）などの供給源から高圧／高温蒸気を受ける。蒸気は、ＨＰセクション１２及び１４を通って送られ、ＨＰセクション１２及び１４において、蒸気から仕事を抽出してロータシャフト１６を回転させる。蒸気は、ＨＰセクション１２及び１４から流出し、例えば中圧タービン（図示せず）に送られる。
【０００９】
図２は、図１に概略的に示す蒸気タービンの一部分５０のより詳細な図である。図２に示すように、ロータ５２は、内側シェル５６内に支持されたロータ本体５４を含む。ロータ５２は、ＨＰ圧縮機６２の入口６０にノズルプレート５８を含む。
【００１０】
定常状態のロータ本体温度を得るために、入口ボウル６４から十分な蒸気を供給してＨＰ蒸気入口６０におけるロータ５２及び内側シェル５６の温度上昇を防止する。より具体的には、内側シェル５６とロータ５２との間の環状空隙６８内に冷却流を流すのを可能にし、それによって定常状態のロータ本体温度を維持するのを可能にする冷却路６６が設けられる。冷却路６６は、入口蒸気の一部分が内側シェル５６、ロータ本体５４及びノズルプレート５８によって境界付けられた環状空隙６８内にブリードされるのを可能にする冷却開口部７０を含む。冷却路６６は、環状空間６８からバケット上流ホイール空間７２まで延び、バケットダブテール蒸気バランス孔７４に蒸気供給する。冷却路６６は、バケットダブテール孔７４から第１段主出口流７６との合流部まで延びる。
【００１１】
少量の蒸気を環状空間６８に浴びせるのを可能にすることにより、ロータ５２及びシェル５６の両方を温度上昇させることになる封じ込められた又は淀んだ領域が形成される危険性を低減することが可能になる。冷却路６６はまた、バケットダブテール蒸気バランス孔７４に冷却流を供給して段間領域からの漏洩を最小にすることを含むので、そのような流路６６はまた、入口蒸気のブリードオフによる段損失を最小にするのを可能にする。加えて、複流第１段の両端部に冷却路６６を有することによって、左右対称流がバケットホイール空間領域７０に供給され、このことにより、第１段の段スラスト全体を最小にすることが可能になる。つまり、左右対称流は、対称な第１段の両端部において圧力が同一になることを保証するのを可能にする。
【００１２】
様々な特定の実施形態に関して本発明を説明してきたが、本発明が特許請求の範囲の技術思想及び技術的範囲内の変更で実施することができることは、当業者には明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】例示的な対向流又は複流蒸気タービンの概略図。
【図２】図１に概略的に示す蒸気タービンの一部分のより詳細な図。
【符号の説明】
【００１４】
１０  蒸気タービン
１２  高圧（ＨＰ）セクション
１４  ＨＰセクション
１６  ロータシャフト
１８  ノズル
２０  ノズル
２２  外側シェル又はケーシング
２４  上部半体セクション
２６  下部半体セクション
２８  中央セクション
３０  高圧蒸気入口
３２  ジャーナル軸受
３４  ジャーナル軸受
５０  部分
５２  ロータ
５４  ロータ本体
５６  内側シェル
５８  ノズルプレート
６０  ＨＰ蒸気入口
６２  ＨＰ圧縮機
６４  入口ボウル
６６  冷却路
６８  環状空間
７０  冷却開口部
７２  バケット上流ホイール空間
７４  ダブテール蒸気バランス孔
７６  段主出口流
【図１】
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【図２】
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【外国語明細書】
2007085348000001.pdf