(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車室の外周面に、蒸気、水等の車室温度調整用の流体が通流される伝熱管を固定し、上記伝熱管が、上部車室に取付けられる上部伝熱管と、下部車室に取付けられる下部伝熱管とよりなり、タービンの起動時には上記上部伝熱管と下部伝熱管の内部に蒸気が通流され、タービンの運転中は上記上部伝熱管の内部に冷水が通流され、上記下部伝熱管の内部に蒸気が通流されることを特徴とするタービン車室の変形量調整装置。
【請求項２】
上記上部伝熱管と下部伝熱管が、夫々上記車室の軸方向あるいは周方向に複数本並設されていることを特徴とする請求項１記載のタービン車室の変形量調整装置。
【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、ガスタービン等におけるタービン車室の変形を防止あるいは適正量に保持するタービン車室の変形量調整装置に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
図５にはいわゆるシェルタイプの蒸気タービン車室の横断面（タービン回転軸に直角な断面）の模式図が示されている。図５において１は上部車室、２は下部車室であり、両車室は夫々に形成された上部フランジ４，下部フランジ５をボルト７、ナット８にて締め付けることによって固定される。３は高温、高圧の蒸気が流れる車室内部（高温部）、６は上部・下部車室１，２の合せ面（水平面）である。
【０００３】
かかる蒸気タービン車室において、図６に示されるように、高温の蒸気が通流する車室内部３に面した高温の車室内側１２と低温の車室外側１１との車室温度差により、上部・下部車室の合せ面６がボルト７、ナット８の締付力に抗して外開きに開くように変形せしめられようとする。
【０００４】
然るに従来の蒸気タービン車室にあっては、上記のような熱変形に対しては、ボルト７、ナット８を増し締めして上部・下部フランジ４，５の変形を抑制していた。しかしながら、上記増し締め状態が長時間継続し、あるいは増し締めの繰り返しより、ボルト７が降伏を起したり、上部・下部車室１，２の経年的な変形が生じ、これらによって合せ面６から図６のＺ矢に示されるような蒸気漏れが生じるという不具合の発生をみていた。
【０００５】
また、蒸気タービン車室は通常上部車室１の方が下部車室２よりも熱容量が小さいため、昇温し易い。図５，６に示される従来のタービン車室にあっては、かかる上部・下部車室１，２の温度差により、車室に反りが生じ、これによって上部・下部車室１，２内に収納される動翼（図示せず）のシュラウドとシールフィンとが接触して同フィンが摩滅し蒸気漏れが生じ性能の低下を来たすという不具合の発生もあった。
【０００６】
本発明の目的は、車室の内側と外側との温度差による変形、及び上部車室と下部車室との温度差による変形を抑制あるいは調整することにより、上部・下部車室の合せ面の開きや上部・下部車室の反りによる蒸気漏れの発生及びタービン内部のシール不良の発生を防止するとともに、タービン効率を適正に維持することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記問題点を解決するもので、その要旨とする第１の手段は、車室の外周面に、蒸気、水等の車室温度調整用の流体が通流される伝熱管を固定し、上記伝熱管が、上部車室に取付けられる上部伝熱管と、下部車室に取付けられる下部伝熱管とよりなり、タービンの起動時には上記上部伝熱管と下部伝熱管の内部に蒸気が通流され、タービンの運転中は上記上部伝熱管の内部に冷水が通流され、上記下部伝熱管の内部に蒸気が通流されることを特徴とするタービン車室の変形量調整装置にあり、また、第２の手段は第１の手段において、上記上部伝熱管と下部伝熱管が、夫々上記車室の軸方向あるいは周方向に複数本並設されてなることにある。
【０００８】
上記手段によれば、タービンの起動時においては、上部伝熱管と下部伝熱管内に高温の蒸気を通流すると、低温となっていた車室外側（外周面）が上部伝熱管と下部伝熱管の内部に通流される蒸気により加熱されて昇温せしめられる。これによって車室の外側と高温の蒸気に接して高温となっている車室の内側との温度差が縮小され、この温度差による車室の変形が抑制される。従って上記変形に伴うフランジ合せ面の開きの発生及び同部よりのガス漏れの発生が阻止されるとともに、車室の変形により上部・下部車室締付用ボルトに加わる力が低減されボルトの降伏、折損の発生も防止される。
【０００９】
また、上記手段においては、タービンの運転中は、上記上部伝熱管の内部に冷水が通流され、上記下部伝熱管の内部に蒸気が通流されるように構成されている。
【００１０】
かかる手段によればタービンの運転中高温となる上部車室は上部伝熱管内を通流される冷水により冷却されて降温されるとともに、低温側の下部車室は下部伝熱管内を通流される蒸気により加熱されて昇温され、上部・下部車室の温度差が縮小される。これによって、上部・下部車室の温度差による変形つまり、車室の反りが抑制され、この反りによるタービンシュラウドとシールフィンとの接触による漏れの発生及びこれによって引き起されるタービン効率の低下が防止される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下図１〜図４を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図１には本発明の実施形態に係る蒸気タービン車室の横断面の構成図、図２には側面の模式図が夫々示されている。
【００１２】
図１，２において、１は上部車室、２は下部車室であり、両車室は上部フランジ４及び下部フランジ５をボルト７、ナット８にて締め付けて固定される。
３は高温・高圧の蒸気が流れる車室内部（高温部）、６は上記上部・下部フランジ４，５の面にて構成される上部・下部車室１，２の合せ面である。
【００１３】
１５Ａは上部車室１の外周に固定された上部伝熱管、１５Ｂは下部車室２の外周に固定された下部伝熱管である。上記上部・下部伝熱管１５Ａ、１５Ｂは銅管等の熱伝導率の高い材料からなり、図１に示されるように、上部車室１及び下部車室２の外周に、夫々軸方向に複数本（この実施形態では上部・下部伝熱管１５Ａ，１５Ｂ各３本）延設されるか、あるいは図２に示されるように、上部・下部車室１，２の周方向に複数本（この実施形態では各３本）延設される。
【００１４】
上記上部・下部伝熱管１５Ａ，１５Ｂの設置本数及び設置位置については、後述するように、上部・下部車室１，２の変形量及び変形方向を勘案し車室の熱変形の抑制に寄与する部位に所要本数取付けるように設定して、両車室の変形を所要量以下に抑える。
【００１５】
上記のように構成された車室の変形調整装置を備えた蒸気タービンの運転時において、蒸気タービンの起動後、タービン車室の車室内部（高温部）３に高温の蒸気が流入し、上部・下部車室１，２の内側が外側よりも高温となる。
【００１６】
この際に再熱蒸気の一部を抽気して上部・下部伝熱管１５Ａ，１５Ｂ内に通流する。この蒸気によって低温の車室外側が加熱され、図１に示されるように、上部・下部伝熱管１５Ａ，１５Ｂの周辺の車室外側も車室内側と同様な高温部１６となり、上部・下部車室１，２の内側と外側との温度差が縮小され、この温度差による上部・下部車室１，２の変形が抑制される。尚、上記上部・下部伝熱管１５Ａ，１５Ｂの数を増加すれば、車室外側の低温部１７が少なく（小さく）なり、内外側の温度差が縮小される。
【００１７】
また蒸気タービンの運転中は、前記のように、上部車室１の温度が下部車室２の温度よりも高くなることから、上部・下部車室１，２の温度を均一化するため、上部伝熱管１５Ａには冷水を、下部伝熱管１５Ｂには蒸気（再熱蒸気あるいは主蒸気から抽気したもの）を通流する。これによって、上部車室１は降温、下部車室２は昇温され、運転中における上部・下部車室１，２の温度はほぼ均等となり、上部・下車室１，２の温度差に伴う変形による、上部・下部フランジ４，５の合せ面６の開きの発生が阻止される。
【００１８】
図３にはこの実施形態に係る温度調整装置を備えた蒸気タービンと従来のものとの車室温度の比較が示されている。図３に明らかなように、この実施形態における車室外側温度Ｃ1 は、従来のものの車室外側温度Ｃよりも高くなり、車室内側との温度差が縮小されている。
【００１９】
また図４には、上部・下部車室１，２の上部・下部フランジ４，５の合せ面６の口開きを起こす力の、この実施形態のものと従来のものとの比較が示されている。図４に明らかなように、本発明の実施形態における力：Ｚ2 は従来のものにおける力：Ｚ1 よりも大幅に低減されており、合せ面６の開きの発生が抑制されることとなる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されており、請求項１及び２の発明によれば、特にタービンの起動時において、低温状態にある車室の外側と、高温の蒸気に接して高温となる車室の内側との温度差が縮小され、この温度差による車室の変形が抑制され、上記変形に伴うフランジ合せ面の開きの発生及び同部よりのガス漏れの発生が阻止されるとともに、車室の変形により上部・下部車室締付用ボルトに加わる力が低減されボルトの降伏、折損の発生も防止される。これにより、上記ガス漏れの阻止によるタービン効率低下の防止、上部・下部車室及びボルトの耐久性の向上を図ることができる。
【００２１】
また、タービンの運転中には、高温となる上部車室は上部伝熱管内を通流される冷水により冷却されて降温されるとともに、低温側の下部車室は下部伝熱管内を通流される蒸気により加熱されて昇温され、上部・下部車室の温度差が縮小されるので、上部・下部車室の温度差による変形つまり、車室の反りが抑制され、この反りによるタービンシュラウドとシールフィンとの接触による漏れの発生及びこれによって引き起されるタービン効率の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態に係る蒸気タービン車室の変形量調整装置の横断面模式図。
【図２】  上記実施形態における車室の側面模式図。
【図３】  上記実施形態における車室温度を示す線図。
【図４】  上記実施形態における合せ面の開き力を示す線図。
【図５】  従来の蒸気タービン車室を示す図１応当図。
【図６】  従来の蒸気タービン車室の変形状況説明図。
【符号の説明】
１        上部車室
２        下部車室
３        車室内部（高温部）
４        上部フランジ
５        下部フランジ
６        合せ面
７        ボルト
１５Ａ    上部伝熱管
１５Ｂ    下部伝熱管
【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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