(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
架台上に設置された蒸気タービンと、蒸気タービンに駆動用蒸気を供給する蒸気発生装置と、蒸気タービンの下方に設置され、蒸気タービンからの排気が流入する復水器とを備えた蒸気タービン発電設備において、
前記蒸気発生装置から蒸気タービンに駆動用蒸気を送気する主蒸気配管を、復水器の側板、あるいは復水器と蒸気タービン間を連結する連結胴の側板を貫通して、前記復水器あるいは連結胴の中からタービンノズルに接続したことを特徴とする蒸気タービン発電設備。
【請求項２】
請求項１において、復水器側板あるいは連結胴側板における主蒸気配管の貫通部は、伸縮自在のベローズと、前記ベローズを内挿するスリーブと、前記ベローズを前記スリーブに連結する第１の支持部材と、前記ベローズを前記主蒸気配管に連結する第２の支持部材とを備え、前記スリーブの外周を復水器側板貫通部あるいは連結胴側板貫通部に連結する伸縮継手により、前記復水器側板あるいは連結胴側板と主蒸気配管を連結したことを特徴とする蒸気タービン発電設備。
【請求項３】
請求項２において、伸縮継手は、主蒸気配管とベローズと第２の支持部材によって構築される空隙が、復水器外部あるいは連結胴外部に対して開放されていることを特徴とする蒸気タービン発電設備。
【請求項４】
請求項２または３において、スリーブは復水器内側あるいは連結胴内側に向かって下り勾配をつけて、復水器側板あるいは連結胴側板に連結されていることを特徴とする蒸気タービン発電設備。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項において、主蒸気配管は、略水平方向より復水器側板あるいは連結胴側板を貫通し、復水器内あるいは連結胴内で曲り部を形成した後、タービンノズルに接続したことを特徴とする蒸気タービン発電設備。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項において、主蒸気配管は、復水器内あるいは連結胴内において、蒸気タービンの略軸直角方向の移動を制限するレストレントにより支持されていることを特徴とする蒸気タービン発電設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蒸気タービン発電設備、あるいは蒸気タービンとガスタービンを組み合わせたコンバインドサイクル発電設備（以下、前記２つの設備を含めて蒸気タービン発電設備と称する）に係り、特に、主蒸気配管の蒸気タービンへの連絡経路およびその支持構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発電事業用の蒸気タービンは、一般に復水器の上方で、鉄骨または鉄筋コンクリート製の架台によって支持され、架台の開口を通じて復水器上部と連絡し、復水器に排気する。また、ボイラから供給される蒸気は、蒸気タービンのノズルに連結される主蒸気配管を通じて、蒸気タービンに流入する。また、一般的には温度・圧力の異なる蒸気が、それぞれ個々の主蒸気配管から個々のタービンノズルを通して供給される。なお、タービンノズルは、蒸気タービンと復水器を連結する連結胴外に設けられている。
【０００３】
また、発電事業用の蒸気タービンは、一般に建屋の中に設置される。建屋内での蒸気タービンの配置方式には、ボイラに対してタービンの軸を平行に配置する方式と、直角に配置する方式の２通りに分類することができる。特にガスタービンと蒸気タービンを併用して一つの発電機を駆動する一軸型と呼ばれるコンバインドサイクル発電プラントにおいては、一般に複数の軸を並列に配置するため、後者の方式が採用される。
【０００４】
なお、蒸気タービン発電設備に関する従来技術は、例えば特開昭６１−２１５４０６号公報に記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
発電事業用の蒸気タービンは、一般に温度・圧力の異なる蒸気が、それぞれ別々の主蒸気配管から別々のタービンノズルを通して供給されるため、蒸気タービンの廻りは、配管が複雑に引回されている。また、主蒸気配管には、タービンへの蒸気の流入量を制御するための弁が設置されるため、その操作や点検作業のスペース確保が必要であるが、配管が多く、十分なスペースを確保することが困難である。さらに、配管経路の複雑さおよび作業スペースの狭さは、発電所建設工事における作業効率の悪化から、建設工程の長期化および建設コストの増加に繋がるだけでなく、安全性の面からも好ましくない。
【０００６】
ところで、既述のように、タービンの軸方向をボイラに対して直角に配置する方式は、建屋の奥行寸法が大きく、建設コストが高くなるため、タービン軸長を短くすることが望まれる。蒸気タービンの軸長は、同形式・同出力のタービンで比較した場合には、蒸気条件や熱効率によって規定されるところが大であるが、タービン翼の長さや形状の変更等により、構造的にタービン軸長を短くしても、蒸気量の関係から、蒸気タービンと復水器の連結部である連結胴の必要断面積はほとんど変わらない。したがって、タービン軸長を短くすると、タービン軸長に対して相対的に連結胴が大きくなり、従来のように、主蒸気配管をタービン下方より連結するための、タービンノズルのスペースを連結胴外に設置することが困難である。
【０００７】
前記のように、タービン軸長が短く、主蒸気配管をタービン下方より連結することが困難な場合、主蒸気配管の一部を、連結胴と干渉しないように、タービン上方より連結する手段があるが、通常、タービン下方からの連結であれば、タービン設置床面下の梁から主蒸気配管や主弁を支持することが可能であるのに対し、タービン上方からの連結では、タービン設置床面上から主蒸気配管や主弁を支持しなければならず、支持構造が複雑になるとともに、タービン保守作業が煩雑になり、さらにタービン設置床面上を配管が引き回されることから、タービン保守スペースが狭くなり、また、外観上も好ましくない。
【０００８】
本発明の課題は、蒸気タービン廻りの配管を簡素化し、スペース的な余裕を生じさせて建設工事および保守点検作業の効率と安全性を向上させることの蒸気タービン発電設備を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、蒸気タービンと蒸気発生装置と復水器とを備えた蒸気タービン発電設備において、前記蒸気発生装置から蒸気タービンに駆動用蒸気を送気する主蒸気配管を、復水器の側板、あるいは復水器と蒸気タービン間を連結する連結胴の側板を貫通して、前記復水器あるいは連結胴の中からタービンノズルに接続することによって達成される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明による実施例の１を図１に示す。
【００１１】
図１によれば、復水器（復水器上部胴を符号３で示す。また、復水器下部胴を符号４で示す。）は蒸気タービン１の下方に設置され、主蒸気配管５は蒸気タービン１の軸直角方向から復水器上部胴３の側板を貫通し、復水器上部胴３の内側から連結胴２内を通って、連結胴２内に設置されているタービンノズル６に連結する。タービン１の排気条件を悪化させないためには、内包する主蒸気配管５の断面積分だけ、連結胴２の断面積を拡大する必要が生じるが、連結胴２の一辺の長さは主蒸気配管５の径に対して十分長いため、断面積の拡大に必要な連結胴２の寸法変更は小さく、結果として、主蒸気配管５の一部を連結胴２内に収納したことにより、蒸気タービン廻りのスペースは増大する。このことを模式的に表したものが図２および図３である。図２および図３に示す蒸気タービンは、近年の発電事業用コンバインドサイクルプラントに採用実績の多い、混圧単流排気式の蒸気タービンであり、図２は従来の主蒸気配管の連結方式、図３は本発明の実施例の２で、主蒸気配管のうちの低圧主蒸気管１０を、復水器上部胴３の内部から連結胴２を介して蒸気タービン１側のノズルに連結している。
【００１２】
図２と比較すれば、図３に示す本発明の実施例の２は、復水器上部胴３の内部から低圧主蒸気配管１０をタービンノズルに連結することで、タービン廻りのスペースが増大していることが分かる。このように、低圧主蒸気管１０を復水器上部胴３内に収納することにより、蒸気タービン廻りの配管を簡素化でき、スペース的な余裕が生じ、建設工事および保守点検作業の効率と安全性を向上させることができる。
【００１３】
一方、タービン軸長が短い場合、全ての主蒸気配管をタービン１の下方から連結することは、タービン軸長が短いためにスペースの確保が困難であることから、従来は、一部の主蒸気配管をタービン上方、もしくはタービン側方から連結しており、そのために、タービン設置床面上から主蒸気配管や主弁を支持しなければならず、配管の支持構造が複雑になるとともに、タービン保守作業が煩雑になり、さらにタービン設置床面上を配管が引き回されることから、タービン保守スペースが狭くなり、また外観も損なわれる。
【００１４】
これに対し、図４に示す本発明の実施例の３では、低圧主蒸気管１０を、復水器上部胴３の内部から連結胴２を介して蒸気タービン１側のノズルに連結することにより、タービン軸長が短い場合でも、前記した従来技術の問題点を解決することができる。
【００１５】
なお、主蒸気配管が復水器を貫通する場合、その貫通部は、復水器内の真空度を保つために十分な密閉構造としなければならない。しかしながら、蒸気タービンおよび主蒸気配管には、高温の蒸気に熱せられることによる熱伸びが生じる。一方、復水器は、通常、底部をコンクリート基礎に固定しているので、熱伸びは上方のタービン側に向かって発生する。したがって、主蒸気配管の復水器貫通部を固定すると、主蒸気配管自身の熱伸びと、蒸気タービンおよび復水器の熱伸びにより、復水器貫通部およびタービンノズル部に大きな熱応力が生じ、配管や復水器に強度上の問題が生じる。そのため、従来、蒸気タービンから蒸気を取り出す抽気管の場合には、蒸気タービンからの取出し部に伸縮継手を設置することで、熱伸びの影響を吸収し、復水器側板貫通部は、溶接によって固定している。しかしながら、主蒸気配管は、抽気管とは反対に、蒸気をタービンに供給するための配管であるため、抽気管のようにタービンとの取合部に伸縮継手を用いると、伸縮継手部に溜まったドレンがタービンに流入し、タービン翼のエロージョン等による損傷を引き起こす原因となるため好ましくない。
【００１６】
そこで、本発明の実施例の４では、図５に示すように、主蒸気配管の復水器胴部貫通構造として、伸縮自在なベローズ１３と、ベローズ１３を内挿するスリーブ１２と、ベローズ１３をスリーブ１２に連結する第１の支持部材１４と、ベローズ１３を主蒸気配管５に連結する第２の支持部材１５から構成される伸縮継手により、復水器上部胴側板１６と主蒸気配管５を連結する。
【００１７】
図５に示す本発明の実施例によれば、主蒸気配管５や蒸気タービンおよび復水器の熱伸びを伸縮自在なベローズ１３が吸収するため、大きな熱応力を発生することがない。図６にベローズ１３が熱伸びを吸収する様子を示す。
【００１８】
また、図５に示す本発明の実施例によれば、スリーブ１２は復水器上部胴側板１６に溶接されており、スリーブ１２とベローズ１３、およびベローズ１３と主蒸気配管５は、それぞれ前記第１および第２の支持部材１４、１５を介して溶接されているため、復水器の密閉性を損なうことがない。
【００１９】
さらに、図５に示す本発明の実施例によれば、前記伸縮継手は、主蒸気配管５とベローズ１３と第２の支持部材１５によって構成される空隙（ベローズ１３の内側）が、復水器外部に対して開かれている。前記伸縮継手の構造は、図７に示すように、主蒸気配管５とベローズ１３と第２の支持部材１５によって構成される空隙を、復水器内部に対して開いた構造とすることも可能であるが、この場合、前記空隙は復水器内雰囲気となり、ドレンが溜まりやすく、腐食の発生が懸念される。そこで、図５に示す本発明の実施例では、主蒸気配管５とベローズ１３と第２の支持部材１５によって構成される空隙を、復水器外部に対して開いた構造とすることで、前記空隙を大気雰囲気とし、ドレンが溜まるのを防止している。
【００２０】
さらに、スリーブ１２を復水器内側に向かって下り勾配を付けるようにすれば、スリーブ１２内にドレンが溜まるのを防止することができる。
【００２１】
次に、図８として本発明の実施例の５を示す。
【００２２】
図８に示す本発明の実施例では、主蒸気配管５は、復水器上部胴３の側板を貫通し、復水器上部胴３内で曲り部を構成した後、タービンノズル６にに接続される。これにより、主蒸気配管５や蒸気タービンおよび復水器が熱伸びした場合、主蒸気配管５の曲り部がたわむことで、前記熱伸びを吸収することができる。
【００２３】
次に、図９として本発明の実施例の６を示す。
【００２４】
図９に示す本発明の実施例では、主蒸気配管５は、復水器上部胴３内で、復水器上部胴３の筐体により、蒸気タービンの軸直角方向にレストレント支持される。すなわち、主蒸気配管５の蒸気タービン軸直角方向の熱伸びだけを制限し、その他の方向への熱伸びや主蒸気配管５の捻転等に対しては、何等拘束を与えない支持方式である。これは、主蒸気配管５の熱伸びやコールドスプリングによって、蒸気タービンに無用な力やモーメントが加わらない用にするためである。
【００２５】
なお、図示実施例においては、主蒸気配管５を、復水器の側板を貫通させて、復水器の中からタービンノズル６に接続した場合について例示したが、連結胴２の一部がタービン設置床１９の下面よりも下側に出ている場合、主蒸気配管５を、連結胴２の側板を貫通させて、連結胴２の中からタービンノズル６に接続しても同様の効果を得ることができる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、主蒸気配管の一部が復水器内に収納されるので、蒸気タービン廻りの配管を簡素化でき、スペース的な余裕が生じ、建設工事および保守点検作業の効率と安全性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による蒸気タービン発電設備の第１の実施例を示す構造図である。
【図２】従来の蒸気タービン発電設備の構造図である。
【図３】本発明の第２の実施例を示す構造図である。
【図４】本発明の第３の実施例を示す構造図である。
【図５】本発明の第４の実施例を示す構造図である。
【図６】本発明の第４の実施例の作用説明図である。
【図７】本発明の第４の実施例との比較図である。
【図８】本発明の第５の実施例を示す構造図である。
【図９】本発明の第６の実施例を示す構造図である。
【符号の説明】
１…蒸気タービン、２…連結胴、３…復水器上部胴、４…復水器下部胴、５…主蒸気配管、６…タービンノズル、７…発電機、８…高圧主蒸気配管、９…高温再熱蒸気配管、１０…低圧主蒸気配管、１１…低温再熱蒸気配管、１２…スリーブ、１３…ベローズ、１４…第１の支持部材、１５…第２の支持部材、１６…復水器上部胴側板、１７…タービン排気蒸気、１８…レストレント、１９…タービン設置床。
【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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