(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却蒸気を導入すると共にバランスプラグ調整工具を挿入する、内部が直管状の通路を形成し、その通路出口が、タービン軸に設けたバランスプラグに対向すると共にロータの冷却通路に通じるように位置し、その通路入口が、少なくとも通路軸方向からバランスプラグ調整工具を挿入しうる分岐構造になることを特徴とする蒸気タービン。
【請求項２】
冷却蒸気を導入すると共にバランスプラグ調整工具を挿入する、内部が直管状の通路を形成し、その通路出口が、タービン軸に設けたバランスプラグに対向すると共にロータの冷却通路に通じるように位置し、その通路入口が、前記バランスプラグ調整工具が挿入されるバランスプラグ挿入口と、前記冷却蒸気が導入される冷却蒸気導入口とに分岐し、前記冷却蒸気管の延長方向に延出した部分をバランスプラグ挿入口とし、バランスプラグ挿入口は、前記バランスプラグの調整時以外は蓋により塞がれ、前記バランスプラグの調整時には前記蓋が外されて前記バランスプラグ調整工具が挿入されることを特徴とする蒸気タービン。
【請求項３】
タービン軸の周囲に設けたバランスプラグ穴に対し内端部が対向すると共に外部車室からサーマルシールドを貫通する冷却蒸気管を有し、当該冷却蒸気管の前記内端部がロータの冷却通路に通じており、さらに前記冷却蒸気管の外端部に、バランスプラグ挿入口と冷却蒸気導入口とを分岐し、バランスプラグ挿入口が冷却蒸気管の延長方向に位置する分岐構造を備えたことを特徴とする蒸気タービン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、冷却蒸気管およびバランスプラグを有する蒸気タービンであって、その構造を簡単にすることができる蒸気タービンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、従来の蒸気タービンの一例を示す断面図である。図５は、図４に示した蒸気タービンの一部拡大図である。この蒸気タービン１００は２車室構造の中高圧一体形であり、外部車室１０１内には中圧翼環１０２および高圧内部車室１０３が設けられている。中圧翼環１０２は、２分割構造の翼環から構成されており、その内径面には複数段の仕切板１２１が取り付けてある。仕切板１２１は、外輪１２２と内輪１２３との間に複数のノズル１２４を取り付けた構造である。また、仕切板１２１の内輪１２３の内径面には、シールフィン１２５が設けられている。
【０００３】
各仕切板１２１の間には、動翼１３０が配置されており、各動翼１３０は、円盤部１３１を介してタービン軸１３２に固定されている。前記動翼１３０の翼端には、シュラウド１３３が設けられており、このシュラウド１３３の対向面には漏れ蒸気量を小さくするためのシールフィン１３４が設けられている。
【０００４】
外部車室１０１の中央には、主蒸気入口管１４０が設けられている。高圧内部車室１０３にはノズル１４２が形成されており、このノズル１４２から加速した高圧蒸気が噴き出される。高圧内部車室１０３の内面には、上記同様、複数段の仕切板１５０が取り付けてある。仕切板１５０の間には、複数段の動翼１５１が位置しており、この動翼１５１は円盤部を介してタービン軸１３２に固定されている。
【０００５】
タービン軸１３２のジャーナル部は、外部車室１０１の両端において軸受（図示省略）により支持されている。高圧部の後段側には高圧排気口１５６が設けられており、更に、当該高圧排気口１５６からの蒸気は再熱器１５７へ導入される。再熱器１５７により再熱された蒸気は、中圧部の再熱蒸気入口１５８から導入される。また、中圧部の後段には、中圧排気口１５９が設けられている。高圧部の中段、中圧部の中段および後段には、抽気管１６０、１６１が設けられている。コンバインドサイクル用蒸気タービンのように抽気管１６０、１６１のない構成もある。
【０００６】
図５に示すように、翼環１４１と中圧翼環１０２との間にはサーマルシールド１７０が配置されている。サーマルシールド１７０は、外部車室１０１の内面にラジアルピン１７１によって位置決め固定されている。また、タービン軸１３２の周囲には、バランスプラグ穴１７２が均等に設けられている。ダミー環１７４には、バランスプラグ挿入穴１７５が開けられており、バランスプラグ１７２の調整時以外は蓋１７６で密閉されている。
【０００７】
また、サーマルシールド１７０にもバランスプラグ挿入穴１７７が開けてあり、未調整時は蓋１７８で閉じてある。外部車室１０１には、バランスプラグ挿入口１７９が設けられており、当該バランスプラグ挿入口１７９には肉厚の蓋１８０が取り付けられている。サーマルシールド１７０と外部車室１０１により構成する冷却空間Ｓは、冷却蒸気通路１８１を介して高圧部に連通している。
【０００８】
図６は、図４に示した蒸気タービンの外部冷却構造を示す断面図である。外部車室１０１には、冷却蒸気を導入する冷却蒸気管１９０が差し込まれており、入口部１９１において溶接固定してある。この冷却蒸気管１９０は、サーマルシールド１７０を貫通し、その先端はダミー環１７４の取付穴１９２に固定されている。この取付穴１９２は、ロータの冷却通路１９３に繋がっている。また、冷却蒸気は、たとえば高圧排気から導入される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、主蒸気入口管１４０から導入される主蒸気は蒸気タービン１００の上部に回り難いため、当該上部に構造体を設けてもタービン性能に及ぼす悪影響は少ない。このため、上記バランスプラグ調整構造、冷却蒸気管１９０およびサーマルシールド取付部分などの構造物は、それぞれ蒸気タービン１００の上部位置に設けられるのが通例である。しかしながら、これらバランスプラグ調整構造、冷却蒸気管１９０およびサーマルシールド取付部分を蒸気タービン１００の上部に配置すると、当該上部における装置構成が複雑になってしまうという問題点があった。
【００１０】
具体的には、サーマルシールド１７０をラジアルピン１７１により固定しつつ、同時に冷却蒸気管１９０により位置決めしなければならないし、サーマルシールド１７０に冷却蒸気管１９０を貫通させると共に、その近傍にバランスプラグ挿入穴１７７を設けなければならないなどの問題がある。また、当該ダミー環１７４およびサーマルシールド１７０のバランスプラグ挿入穴１９２、１７７には、蒸気漏れを防止するための蓋１７６、１７８が必要になる。
【００１１】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、冷却蒸気管およびバランスプラグを有する蒸気タービンにおいて、その構造を簡単にすることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、請求項１にかかる蒸気タービンは、冷却蒸気を導入すると共にバランスプラグ調整工具を挿入する、内部が直管状の通路を形成し、その通路出口が、タービン軸に設けたバランスプラグに対向すると共にロータの冷却通路に通じるように位置し、その通路入口が、少なくとも通路軸方向からバランスプラグ調整工具を挿入しうる分岐構造になるようにしたものである。
【００１３】
内部を直管状の通路を形成すれば、冷却蒸気を導入する通路とバランスプラグ調整工具を挿入する通路とを共通化することができる。また、バランスプラグの調整を行うためには、前記共通化した通路がバランスプラグに対向していることが必要であり、翼列の冷却を行うには、当該通路が翼列への冷却通路に通じていることが必要である。これと共に、バランスプラグ調整工具を挿入するには、軸方向に通路を確保する蒸気側と分岐した構造が必要になる。かかる構成によれば、冷却蒸気の導入構造とバランスプラグの調整構造とを共通化して、タービン構造を簡単にすることができる。
【００１４】
また、請求項３にかかる蒸気タービンは、タービン軸の周囲に設けたバランスプラグ穴に対し内端部が対向すると共に外部車室からサーマルシールドを貫通する冷却蒸気管を有し、当該冷却蒸気管の前記内端部がロータの冷却通路に通じており、さらに前記冷却蒸気管の外端部に、バランスプラグ挿入口と冷却蒸気導入口とを分岐し、バランスプラグ挿入口が冷却蒸気管の延長方向に位置する分岐構造を備えたものである。
【００１５】
冷却蒸気管がサーマルシールドを貫通することにより、当該サーマルシールドの位置決めが可能になる。また、この冷却蒸気管の内端部は、バランスプラグ穴に対向しているから、その外端部から冷却蒸気管にバランスプラグ調整工具を挿入し、当該バランスプラグの調整をすることができる。また、バランスプラグ挿入口は、バランスプラグ調整工具が挿入できるように、冷却蒸気管の延長方向に位置している。一方、前記冷却蒸気管の内端部は、ロータの冷却通路に通じており、当該冷却蒸気管の外端部から冷却蒸気を導入することによって、翼列の冷却を行うことができるようになっている。
【００１６】
かかる構成によれば、冷却蒸気管をサーマルシールドの位置決めに用いるようにしているので、従来のようなピンによる位置決めが不要になる。また、冷却蒸気の導入構造とバランスプラグの調整構造とを共通化できるから部品点数が少なくなる。この結果、タービン構造を簡単にすることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明にかかる蒸気タービンの実施の形態につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１８】
図１は、この発明の実施の形態にかかる蒸気タービンを示す一部断面図である。この蒸気タービンにおいて、外部車室１には冷却蒸気管２を挿入する入口部３が設けられている。冷却蒸気管２は、この入口部３から内部に通されて所定位置にて溶接固定され、直管状の通路を形成する。外部車室１には、サーマルシールド４が設けられ、当該サーマルシールド４と外部車室１との間に冷却空間Ｓが形成されている。サーマルシールド４の両縁には、シール５が設けられ、当該シール部分で高圧内部車室６と仕切板２０とに接触している。
【００１９】
前記冷却蒸気管２は、サーマルシールド４を貫通し、当該サーマルシールド４の位置決めを行うと共に外部車室１に対する固定を行う。このため、上記従来のようなラジアルピンは不要である。なお、サーマルシールド４と冷却蒸気管２とは嵌合状態になる。ただし、冷却空間Ｓと中圧部室内とでは圧力および温度に差があるため、これらの間を遮断するだけの遮蔽性は必要である。冷却蒸気管２の内端部は、ダミー環８のバランスプラグ挿入穴９に固定されている。バランスプラグ１０は、この冷却蒸気管２の内端部に対向するように位置する。ダミー環８のバランスプラグ挿入穴９と冷却蒸気通路１１は連続しており、この冷却蒸気通路１１は、ロータに通じている。
【００２０】
冷却蒸気管２の外端部には、ブロック状のジョイント金具１３が取りつけてある。このジョイント金具１３は、内部で冷却通路を分岐した構造である。このジョイント金具１３は、冷却蒸気管２の延長線上にバランスプラグ挿入口１４を有している。バランスプラグ挿入口１４には、蒸気の逆流を防止するための蓋１５が設けられている。また、ジョイント金具１３の異なる面には、配管を繋げる蒸気通路穴１６が設けられている。
【００２１】
タービン運転時には、冷却蒸気管２を通じて高圧排気側から冷却蒸気が導入される。この冷却蒸気は、ダミー環８から冷却蒸気通路１１を通じてロータに至る。バランスプラグの調整を行う場合には、ジョイント金具１３に設けた蓋１５を取り外し、ここから棒状のバランスプラグ調整工具（図示省略）を挿入し、タービン軸に設けたバランスプラグ穴１０にプラグを付加し調整する。
【００２２】
初段および二段の仕切板２０、２１は、その外輪２２が共通化しており、端縁部が外部車室１の内面から突出している。サーマルシールド４は、この外輪２２の突出した部分に接触しており、外部車室１とは接触しない。このため、中圧室の高温蒸気が外部車室１に触れることはない。
【００２３】
また、初段および二段の外輪２２を共通化することにより、蒸気がある程度冷えてから外部車室１に触れることになる。また、初段から二段以上の外輪２２を共通化することも可能である。この構造では、外部車室１に安価な材料を用いることができる利点がある。なお、上記説明した以外の構成は、図４に示した蒸気タービン１００と同様の構成であるから、その説明を省略する。
【００２４】
また、図２に示すように、サーマルシールド５０の一部を冷却蒸気管として用いるようにしてもよい。
【００２５】
具体的には、同図に示すように、サーマルシールド５０の一部に管状部分５１を設け、これに外部車室１を貫通した冷却蒸気管５２と連結すると共に、ダミー環８に取り付けた冷却蒸気管５３と連結する。これにより、冷却蒸気管５２の端部に設けたジョイント金具１３を通じてバランスプラグ調整工具（図示省略）を挿入可能になると共に当該冷却蒸気管５２、５１、５３を通じて冷却蒸気をタービン内部に導入することができる。
【００２６】
また、ジョイント金具を用いず、図３に示すような分岐管６０を用いるようにしてもよい。この分岐管６０の一方は、冷却蒸気管２の軸方向に延出しており、他方はそれとは別方向に向いている。軸方向に延出した部分をバランスプラグ挿入口６１とし、調整時以外は蓋６２により密閉しておく。バランスプラグ１０の調整時には当該蓋６２を外し、バランスプラグ調整工具（図示省略）を挿入する。一方、前記別方向の端部６３は、高圧排気（図示省略）に接続され、ここから冷却蒸気が導入される。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明にかかる蒸気タービン（請求項１）では、冷却蒸気を導入すると共にバランスプラグ調整工具を挿入する、内部が直管状の通路を形成し、その通路出口が、タービン軸に設けたバランスプラグ穴に対向すると共にロータの冷却通路に通じるように位置し、その通路入口が、少なくとも通路軸方向からバランスプラグ調整工具を挿入しうる分岐構造としたので、タービン構造を簡単にすることができる。
【００２８】
また、この発明にかかる蒸気タービン（請求項３）では、タービン軸の周囲に設けたバランスプラグ穴に対し内端部が対向すると共に外部車室からサーマルシールドを貫通する冷却蒸気管を有し、当該冷却蒸気管の前記内端部がロータの冷却通路に通じており、さらに前記冷却蒸気管の外端部に、バランスプラグ挿入口と冷却蒸気導入口とを分岐し、バランスプラグ挿入口が冷却蒸気管の延長方向に位置する分岐構造を備えたので、サーマルシールドの位置決め構造、冷却蒸気の導入構造およびバランスプラグの調整構造を共通化できるから、タービン構造を簡単にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態にかかる蒸気タービンを示す一部断面図である。
【図２】図１に示した蒸気タービンの変形例を示す断面図である。
【図３】図１に示した蒸気タービンの変形例を示す断面図である。
【図４】従来における蒸気タービンの一例を示す断面図である。
【図５】図４に示した蒸気タービンの構成を示す一部拡大図である。
【図６】図４に示した蒸気タービンの外部冷却構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１  外部車室
２  冷却蒸気管
３  入口部
４  サーマルシールド
５  シール
６  高圧内部車室
８  ダミー環
９  バランスプラグ挿入穴
１０  バランスプラグ穴
１１  冷却蒸気通路
１２  翼列
１３  ジョイント金具
１４  バランスプラグ挿入口
１５  蓋
１６  蒸気通路穴
【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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