(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
単車室型の蒸気タービンの外車室内にロータに沿って高圧、中圧、低圧タービン部をそれぞれ配置し、前記高圧タービン部と中圧タービン部との間をシールし、区分するダミーリングをロータ周囲に配設し、同ダミーリングには高圧蒸気を導くノズル部を形成し同ノズル部を前記高圧タービン部の蒸気通路入口に連接すると共に、同ダミーリングが前記外車室との間に空間を形成してなる蒸気タービンにおいて、前記ダミーリングの端部は前記高圧タービン部の動翼出口部の外車室とで隙間を形成して前記空間と同動翼出口部とを連通し、この隙間を通じて上記動翼出口部からの蒸気の一部を前記空間の一端に導き、中圧タービン部側の同空間の他端から外車室に穿設された穴を通り、これに連通する流量調整弁を有する外部配管によって後段の同蒸気通路に戻すことで、同空間内を冷却することを特徴とする蒸気タービンの外車室冷却構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は蒸気タービンの外車室冷却構造に関し、特に単車室型の蒸気タービンにおいて高圧蒸気のノズル室を有するダミーリングと外車室との間に形成される空間内に蒸気を流して冷却し、外車室の熱伸びの影響を抑えるような構造としたものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３は従来の単車室型の蒸気タービンの内部を示す断面図である。図において、１はロータであり、２はタービン全体を覆う外車室、３は静止側の静翼とロータに固定の動翼を多段に配置した高圧タービン部、４は同じく動翼と静翼とを多段に配置した中圧タービン部、５は同様に低圧タービン部である。これら高、中及び低圧タービン部３，４，５がロータ１の周囲軸方向で単一の外車室内に配置されている。
【０００３】
６は高圧蒸気入口ポートで、高圧タービン部３へ高圧蒸気を供給するもの、７は高圧蒸気出口ポートで高圧タービン部３で仕事をした蒸気が流出する。８は中圧蒸気入口ポートで、中圧タービン部４へ中圧蒸気を供給するもの、９は低圧蒸気入口ポートで、低圧タービン部５へ低圧蒸気を供給するものである。１０はダミーリングであり、高圧蒸気のノズル室１３とノズルが一体に組込まれており、かつ高圧タービン部３と中圧タービン部４との間をシールし、区分するものである。１１は中圧タービン部４と低圧タービン部５とで仕事を終えた蒸気が排気される排気室である。１８はダミーリング１０と外車室２とで形成される内部の空間である。
【０００４】
上記構成の蒸気タービンにおいて、高圧蒸気３０は高圧蒸気入口ポート６より高圧タービン部３に流入し、高圧タービン部３で仕事をして高圧蒸気出口ポート７から流出する。又、中圧蒸気３２は中圧蒸気入口ポート８より中圧タービン部４に流入し、中圧タービン部４で仕事をし、その蒸気は更に低圧タービン部５へ流れる。又、低圧蒸気３３は低圧蒸気入口ポート９より低圧タービン部５へ流入し、低圧タービン部５では中圧タービン部４からの蒸気と低圧蒸気入口ポート９から流入した蒸気とが一緒になって仕事をし、排気室１１へ排出する。
【０００５】
上記構成の蒸気タービンは前述のように高圧タービン部３、中圧タービン部４、低圧タービン部５でロータ１を回転させ、ロータ１に接続した発電機を回転させるが、ロータ１周囲には高圧タービン部３と中圧タービン部４との間をシールし、区分するダミーリング１０が設けられており、ダミーリング１０はノズル室１３とノズルが一体的に組込まれており、ダミーリング１０と外車室２との間には空間１８が形成されている。この空間１８はヒートチャンバとなっており、冷却蒸気等を流すような冷却構造は特に設けておらず、高圧タービン部３の蒸気通路へ流入する高圧蒸気により熱的影響を受けやすい構造であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように単車室内で高、中、低圧タービン部を構成する蒸気タービンにおいては、高圧タービン部３と中圧タービン部４との間をシールし、区分するためにダミーリング１０が設けられており、このダミーリング１０と外車室２との間には空間１８が形成されている。この空間１８はヒートチャンバとなっており、特に冷却構造が採用されておらず、高圧蒸気３０の影響を受けて加熱される。高圧タービン部３には、前述のように高圧蒸気入口ポート６から高圧蒸気３０がダミーリング１０に一体的に形成されたノズル室１３に入り、ノズルより蒸気通路へ流出するが、このノズル室１３の蒸気温度は約５６０℃位の高温であり、その直後の蒸気通路は５００℃程度となり、この高温蒸気によりダミーリング１０の壁面を通して空間１８内が加熱される。
【０００７】
空間１８は上記の加熱により４８０℃程度の高温となり、この空間１８内は蒸気通路とダミーリング１０端部の隙間を介して連通しているので、空間１８に流入した蒸気は流動せず、よどんで滞留し、高温に加熱される。そのために外車室２の壁面はこの熱の影響を受け、大きな熱応力を受ける。従って上下の外車室を固定する両端フランジのボルトも大きなサイズのものが採用されている。
【０００８】
そこで本発明は単車室内に高圧、中圧、低圧タービン部を配置した蒸気タービンにおいて、ダミーリングと外車室との間に形成される空間に蒸気を流動させるような対策を施し、外車室を冷却するような構造を提案し、外車室の熱伸びによる影響を抑えることを課題としてなされたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は前述の課題を解決するために次の手段を提供する。
【００１０】
単車室型の蒸気タービンの外車室内にロータに沿って高圧、中圧、低圧タービン部をそれぞれ配置し、前記高圧タービン部と中圧タービン部との間をシールし、区分するダミーリングをロータ周囲に配設し、同ダミーリングには高圧蒸気を導くノズル部を形成し同ノズル部を前記高圧タービン部の蒸気通路入口に連接すると共に、同ダミーリングが前記外車室との間に空間を形成してなる蒸気タービンにおいて、前記ダミーリングの端部は前記高圧タービン部の動翼出口部の外車室とで隙間を形成して前記空間と同動翼出口部とを連通し、この隙間を通じて上記動翼出口部からの蒸気の一部を前記空間の一端に導き、中圧タービン部側の同空間の他端から外車室に穿設された穴を通り、これに連通する流量調整弁を有する外部配管によって後段の同蒸気通路に戻すことで、同空間内を冷却することを特徴とする蒸気タービンの外車室冷却構造。
【００１１】
単車室型の蒸気タービンの外車室内に高圧、中圧、低圧タービン部を配置した蒸気タービンでは高圧タービン部にはダミーリングに一体的に形成されたノズル部より高圧蒸気を導いており、ダミーリングと外車室との間には空間が形成されている。この空間はダミーリングの端部において高圧タービン部の蒸気通路から隙間を通って蒸気が流入するが、従来は空間に流入した蒸気は空間内部で流動せずによどんで滞留し、ダミーリングの壁面を介して高圧蒸気により加熱され、外車室を加熱し、外車室の熱伸びによる熱応力を高め、そのために上、下の外車室のフランジを締結するボルトも大きなものを使用して強度を高めていた。
【００１２】
本発明の冷却構造は、空間内に高圧タービン部より流入する蒸気が空間内の端に連通する外部配管に流入するので、空間内では一端から流入する蒸気は他端に向って流れ、外部配管を通って高圧タービン部の蒸気通路に戻り、空間内を蒸気が流動する。従って空間内では加熱される温度よりも低温の蒸気で絶えず冷却され、その周囲の外車室の温度上昇を抑えることができる。これにより上、下外車室のフランジを締結しているボルトも従来よりも小さなサイズとすることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の実施の一形態に係る蒸気タービンの外車室冷却構造を示す構成図、図２はそのＡ部拡大詳細図である。図１において、符号１乃至１１，１３，３０乃至３３は図３に示す従来のものと同じであるので詳しい説明は省略し、そのまま引用して説明するが、本発明の特徴部分は２０，２１の部分であり、以下に詳しく説明する。
【００１４】
図１、２において、外車室２とダミーリング１０とで形成される空間１８の中圧タービン部４側のＸ点には外部配管２０の一端が連通しており、外部配管２０の他端は高圧タービン部３の蒸気通路１５の後段側に連通している。又、外部配管２０の途中には流量調整弁２１が設けられている。
【００１５】
上記構成の外車室冷却構造において、高圧蒸気３０は高圧蒸気入口ポート６よりタービンに流入し、ダミーリング１０と一体的に形成されたノズル室１３に入り、ノズル１２より高圧タービン部３の蒸気通路１５に流出して仕事をし、高圧排出蒸気３１としてロータ１を駆動して高圧蒸気出口ポート７より外部へ流出する。
【００１６】
外車室２とダミーリング１０との間に形成される空間１８は、ダミーリング１０のノズル室１３からノズル１２を通り、高圧タービン部３の蒸気通路に流出する高圧蒸気によりダミーリング１０の壁面１０ａを通して高温に加熱され、約４８０℃程度の高温となる。
【００１７】
この空間１８は後述するように高圧タービン部３の蒸気通路に隙間を介して連通しており、この隙間から蒸気が流入するが、この蒸気は従来は流動せずに流れがよどんで滞留し、この滞留した蒸気が前述の高圧蒸気で加熱され、外車室２の壁面がこれにより高温となって熱応力を発生していた。
【００１８】
本実施の形態では空間１８内には高圧タービン部３の蒸気通路より蒸気が流入するが、この蒸気はＸ点より外部配管２０を通って流出し、外部配管２０を通って流入点より後段の蒸気通路１５内へＹ点より流出するので、外車室２とダミーリング１０との間に形成された空間１８内の蒸気は絶えず流動し、蒸気のよどみを生ずることなく空間１８内を高圧蒸気３０のノズル１２近辺の温度よりも低温の蒸気で冷却し、外車室２の壁面の温度上昇を抑え、大きな熱応力の発生を防止する。
【００１９】
図２は図１におけるＡ部の拡大詳細断面図であり、空間１８内の蒸気の流れを示している。図において、高圧蒸気３０はダミーリング１０に一体的に形成されたノズル室１３に入り、ノズル１２より高圧タービン部３の蒸気通路１５に流出する。流出した蒸気は静翼１７、動翼１６を多段に配置した蒸気通路１５を流れて仕事をし、ロータ１を駆動する。
【００２０】
ノズル室１３の温度は約５６０℃位の高温であり、蒸気はノズル１２より流して１段静翼１７と１段動翼１６に流入するがこの付近の温度は５００℃位となり、ダミーリング１０の壁面１０ａはこの温度で加熱され、空間１８内はこの壁面１０ａを介して加熱される。
【００２１】
空間１８は高圧タービン部３の１段動翼１６出口部の外車室２とダミーリング１０端部とで形成される隙間１９と連通しており、ここから動翼１６を通過した蒸気の一部が流入する。この流入した蒸気は従来では空間１８内によどんで滞留していたが、本発明ではその蒸気は空間１８内を流れて外車室２のＸ点において貫通して穿設された穴２２を通り、これに連通する外部配管２０に流入する。
【００２２】
外部配管２０の他端は外車室２のＹ点において貫通して穿設された穴２３に連通しており、従って外部配管２０のＸ点は後流側のＹ点よりも蒸気圧力が高く、隙間１９より空間１８に流入した蒸気は外部配管２０のＹ点から穴２３を通り、低圧側の蒸気通路に容易に流出して戻される。
【００２３】
又、外部配管２０には流量調整弁２１が設けてあり、流量を調整して外車室２の冷却を制御することができる。又、空間１８内はノズル１２から流出する直後の５００℃程度の蒸気によりダミーリング１０の壁面１０ａを介して加熱されるが、空間１８内の蒸気は１段動翼１６を出た蒸気で５００℃よりも低温の蒸気であり、上記の流量調整弁２１で流量を調整しながら、空間１８内を効果的に冷却し、温度上昇を抑えることができる。
【００２４】
以上、説明の実施の形態によれば、外車室２とダミーリング１０との間に形成される空間１８と高圧タービン部３の蒸気通路１５とを連通する外部配管２０を設け、空間１８内に蒸気を流して空間１８内を冷却し、外車室２の温度上昇を抑えるような冷却構造としたことにより、外車室２の加熱による熱応力を抑え、そのために上、下の外車室を連結するフランジのボルトを従来よりも小さくすることができる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明の蒸気タービンの外車室冷却構造は、単車室型の蒸気タービンの外車室内にロータに沿って高圧、中圧、低圧タービン部をそれぞれ配置し、前記高圧タービン部と中圧タービン部との間をシールし、区分するダミーリングをロータ周囲に配設し、同ダミーリングには高圧蒸気を導くノズル部を形成し同ノズル部を前記高圧タービン部の蒸気通路入口に連接すると共に、同ダミーリングが前記外車室との間に空間を形成してなる蒸気タービンにおいて、前記ダミーリングの端部は前記高圧タービン部の動翼出口部の外車室とで隙間を形成して前記空間と同動翼出口部とを連通し、この隙間を通じて上記動翼出口部からの蒸気の一部を前記空間の一端に導き、中圧タービン部側の同空間の他端から外車室に穿設された穴を通り、これに連通する流量調整弁を有する外部配管によって後段の同蒸気通路に戻すことで、同空間内を冷却することを特徴としている。このような冷却構造により、空間内には外部配管により絶えず高圧タービン部からの蒸気通路入口より後段側の低温蒸気が流れ、流量調整弁で流量を調整しながら、空間内が効果的に冷却され、外車室の温度上昇を抑えることができるので、熱応力が抑えられ、外車室のフランジを締結するボルトのサイズも従来より小さくすることができる。又、これにより車室外部への蒸気もれに対する信頼性も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の一形態に係る蒸気タービンの外車室冷却構造を示す構成図である。
【図２】  図１におけるＡ部拡大詳細断面図である。
【図３】  従来の単車室型の蒸気タービンの断面図である。
【符号の説明】
１          ロータ
２          外車室
３          高圧タービン部
４          中圧タービン部
５          低圧タービン部
６          高圧蒸気入口ポート
７          高圧蒸気出口ポート
８          中圧蒸気入口ポート
９          低圧蒸気入口ポート
１０        ダミーリング
１１        排気室
１２        ノズル
１３        ノズル室
１５        蒸気通路
１６        動翼
１７        静翼
１８        空間
２０        外部配管
２１        流量調整弁
２２，２３  穴
３０        高圧蒸気
３１        高圧排出蒸気
３２        中圧蒸気
３３        低圧蒸気
【図１】
0004064532.tif 000002
【図２】
0004064532.tif 000003
【図３】
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