CN112513427A - 蒸汽涡轮的排气室、蒸汽涡轮及蒸汽涡轮的换装方法 - Google Patents

Abstract

一实施方式的蒸汽涡轮的排气室具备：外侧壳体，包含轴向上的端壁部及从上述端壁部朝向上述轴向上的上游侧延伸设置的延设部；第一导流件，形成轴毂侧导流件的扩散器面中的上游侧区域，并且在比上述扩散器面靠径向内侧处固定于上述延设部的上游侧端部，且第一导流件呈环状地形成；及第二导流件，位于上述第一导流件的下游侧且上述延设部的径向外侧而形成上述扩散器面中的下游侧区域，并且固定于上述延设部，且第二导流件呈环状地形成。

Description

蒸汽涡轮的排气室、蒸汽涡轮及蒸汽涡轮的换装方法

技术领域

本公开涉及蒸汽涡轮的排气室、蒸汽涡轮及蒸汽涡轮的换装方法。

背景技术

来自蒸汽涡轮的涡轮机室的蒸汽通常经由排气室而从蒸汽涡轮排出。在排气室内，因蒸汽流的性状或内部构造物的形状等而产生流体损失。因此，形成排气室的扩散器流路的扩散器的形状很重要。

在例如专利文献1所记载的蒸汽涡轮中，通过将尖端导流件上半部的端部朝向下游侧延伸设置，使扩散器长度比以往长来减少涡轮排气损失(参照专利文献1)。

另一方面，作为近年来的动向，出于设备费减少的观点，“扩散器形状配合顾客的要求规格而分别制作，且形成排气室的外侧壳体标准化(模块化)，来提供最优化的排气室”的期望增加。另外，以性能提高为目的，外侧壳体沿用已有部件且将叶片和扩散器等内部结构部件设为新设计的已有蒸汽涡轮的换装工程的期望也升高。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2004-353629号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在上述那样的情况下，优选的是，排气室的外侧壳体沿用标准化部件或已有部件，内部结构部件配合最优的规格而单独设计，来优化扩散器的形状。

但是，在例如专利文献1所记载的蒸汽涡轮中，构成扩散器的轴承内圈作为外侧壳体上半部的一部分而形成。因为，为了优化扩散器的形状，需要变更轴承内圈的形状，必须重新设计外侧壳体上半部。因此，在例如专利文献1所记载的蒸汽涡轮中，难以将外侧壳体共用化或沿用已有部件并形成适当的形状的扩散器。

鉴于上述的情况，本发明的至少一实施方式的目的在于，提供能够将外侧壳体共用化或沿用已有部件并形成适当的形状的扩散器的蒸汽涡轮的排气室。

用于解决课题的手段

(1)本发明的至少一实施方式的蒸汽涡轮的排气室具备：

外侧壳体，包含轴向上的端壁部及从上述端壁部朝向上述轴向上的上游侧延伸设置的延设部；

第一导流件，形成轴毂侧导流件的扩散器面中的上游侧区域，并且在比上述扩散器面靠径向内侧处固定于上述延设部的上游侧端部，且上述第一导流件呈环状地形成；及

第二导流件，位于上述第一导流件的下游侧且上述延设部的径向外侧而形成上述扩散器面中的下游侧区域，并且固定于上述延设部，且上述第二导流件呈环状地形成。

根据上述(1)的结构，轴毂侧导流件的扩散器面中的上游侧区域由固定于外侧壳体的延设部的上游侧端部的第一导流件形成。另外，轴毂侧的扩散器面中的下游侧区域由位于外侧壳体的延设部的径向外侧且固定于该延设部的第二导流件形成。由此，通过不伴随外侧壳体的构造的变更而仅变更第一导流件及第二导流件的形状，能够形成最优的扩散器形状。因此，能够将外侧壳体共用化或沿用已有部件，并在各蒸汽涡轮中分别形成适当的形状的扩散器，来提供最优的排气室。

(2)在一些实施方式中，在上述(1)的结构中，上述第二导流件包含：扩散器面形成部件，形成上述扩散器面中的上述下游侧区域；及连接肋，沿着周向设置有多个，连接上述扩散器面形成部件与上述延设部。

根据上述(2)的结构，能够通过连接肋而在从延设部向径向内侧离开的位置配置扩散器面形成部件。另外，也能够通过连接肋而抑制扩散器面形成部件和延设部的变形，能够提高扩散器面形成部件、延设部的刚性。

(3)在一些实施方式中，在上述(2)的结构中，上述连接肋分别沿着径向延伸。

根据上述(3)的结构，能够通过将连接肋中的与扩散器面形成部连接的连接部分的形状设为沿着扩散器面形成部的形状的形状，而形成适当的扩散器面。

(4)在一些实施方式中，在上述(2)或(3)的结构中，上述第二导流件将形成于上述扩散器面形成部件与上述外侧壳体的内表面之间的空间封闭。

根据上述(4)的结构，能够抑制蒸汽向形成于扩散器面形成部件与外侧壳体的内表面之间的空间的侵入，因此能够减少涡轮排气损失。

(5)在一些实施方式中，在上述(1)～(4)中任一项的结构中，上述第二导流件具有在上述蒸汽涡轮的转子的轴线方向上形成且在周向上延伸的至少两个以上的分割面。

根据上述(5)的结构，第二导流件的分解及组装变得容易。

(6)在一些实施方式中，在上述(1)～(5)中任一项的结构中，上述第二导流件以能够从上述外侧壳体拆下的方式安装于上述外侧壳体。

根据上述(6)的结构，例如，即使在已有的蒸汽涡轮中进行最终叶片的叶片长或沿着转子的轴向的最终叶片的位置的变更，而需要对扩散器的形状为了最佳化而进行变更的情况下，也容易将已有的第二导流件从延设部拆下，并且能够容易地向延设部固定新的第二导流件。

(7)在一些实施方式中，在上述(5)或(6)的结构中，上述外侧壳体具备在周向上分割外侧上半部壳体和外侧下半部壳体的在轴向上延伸的分割面，上述分割面的周向上的位置与上述第二导流件的上述分割面的位置一致。

根据上述(7)的结构，由于外侧壳体的分割面和第二导流件的分割面的位置接近，所以容易向第二导流件分割面靠近，第二导流件的拆卸容易进行。

(8)在一些实施方式中，在上述(1)～(7)中任一项的结构中，上述蒸汽涡轮的排气室还具备在上述第一导流件的上述径向外侧形成尖端侧的扩散器面的尖端侧导流件。

根据上述(8)的结构，能够利用第一导流件、第二导流件及尖端侧导流件来构成最优的形状的扩散器。

(9)在一些实施方式中，在上述(8)的结构中，上述尖端侧导流件的下游侧端部位于比上述延设部的上述上游侧端部靠上述轴向上的上游侧处。

根据上述(9)的结构，在拆装外侧壳体时，能够防止尖端侧导流件的下游侧端部与延设部的上游侧端部之间的干涉，因此外侧壳体的拆装变得容易。

(10)在一些实施方式中，在上述(1)～(9)中任一项的结构中，上述第一导流件以可拆装的方式支撑于上述外侧壳体。

根据上述(10)的结构，由于能够相对于外侧壳体拆装第一导流件，所以能够防止在拆装外侧壳体时第一导流件与蒸汽涡轮的其他部位产生干涉。

(11)在一些实施方式中，在上述(1)～(10)中任一项的结构中，上述蒸汽涡轮的排气室形成有位于比上述轴毂侧导流件的下游侧端部靠上述径向外侧处且比该下游侧端部向上述轴向上的下游侧凹陷的凹部。

根据上述(11)的结构，具备包含上述凹部的外侧壳体的蒸汽涡轮的排气室即使在例如低负荷运转时那样的蒸汽向径向外侧偏流而在径向内侧产生逆流的情况下，逆流也由凹部引导。其结果是，能够抑制逆流向第一导流件及第二导流件所处的上游侧流动。另外，能够使得包括逆流的循环流循环的循环区域不包含比第二导流件的下游端靠上游侧处。因此，能够抑制蒸汽的径向内侧的剥离，且能够抑制排气室内的有效的排气面积变小，因此能够使排气室内的蒸汽的压力恢复量提高。因此，能够减少排气室内的流体损失，能够使蒸汽涡轮的效率提高。

(12)本发明的至少一实施方式的蒸汽涡轮具备：

上述结构(1)～(11)中任一项的蒸汽涡轮的排气室；

动叶，设置于上述蒸汽涡轮的排气室的上游侧；及

静叶，设置于上述蒸汽涡轮的排气室的上游侧。

根据上述(12)的结构，由于具备上述结构(1)～(11)中任一项的蒸汽涡轮的排气室，所以能够不伴随外侧壳体的外形的变更地变更第一导流件及第二导流件的形状。因此，能够将外侧壳体共用化，并在各蒸汽涡轮中分别形成适当的形状的扩散器，能够减少涡轮排气损失。

(13)本发明的至少一实施方式的蒸汽涡轮的换装方法对已有的蒸汽涡轮的一部分进行换装，具备如下的工序：

从上述蒸汽涡轮拆下外侧上半部壳体；

从外侧壳体拆下形成扩散器面的导流件；

从外侧下半部壳体拆下已有的内侧壳体；

准备具备最终叶片的转子，将尖端侧导流件安装于新设的上述内侧壳体；

将内侧下半部壳体安装于上述外侧下半部壳体，将上述转子安装于上述内侧下半部壳体；

将第一导流件及第二下半部导流件安装于上述外侧下半部壳体；

将内侧上半部壳体安装于载置有上述内侧下半部壳体的上述外侧下半部壳体；

将第二上半部导流件安装于上述外侧上半部壳体；及

将上述外侧上半部壳体安装于上述外侧下半部壳体。

根据上述(13)的方法，能够在已有的蒸汽涡轮中利用已有的外侧壳体并选定具有适当的形状的导流件，来实现已有的蒸汽涡轮的效率化。

发明效果

根据本发明的至少一实施方式，能够将外侧壳体共用化或沿用已有部件，并在各蒸汽涡轮中分别形成适当的形状的扩散器。

附图说明

图1是本发明的一实施方式的蒸汽涡轮的沿着轴向的概略剖视图。

图2是本发明的一实施方式的蒸汽涡轮的排气室的沿着轴向的概略剖视图。

图3是图2所示的A向视的概略剖视图。

图4是图2所示的第二导流件的立体图。

图5是本发明的另一实施方式的蒸汽涡轮的排气室的沿着轴向的概略剖视图。

图6是比较例的蒸汽涡轮的排气室的沿着轴向的概略剖视图。

图7是示出一实施方式的蒸汽涡轮的换装方法中的处理步骤的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图来对本发明的一些实施方式进行说明。不过，作为实施方式记载的或附图中示出的构成部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等并非旨在将本发明的范围限定于此，只不过是单纯的说明例。

例如，“在某方向上”“沿着某方向”“平行”“正交”“中心”“同心”或“同轴”等表示相对或绝对的配置的表述不仅严格地表示这样的配置，也表示具有公差或得到相同功能的程度的角度、距离而相对位移的状态。

例如，“同一”“相等”及“均质”等表示是事物相等的状态的表述不仅严格地表示相等的状态，也表示存在公差或得到相同功能的程度的差的状态。

例如，四边形状和圆筒形状等表示形状的表述不仅表示在几何学上严格的含义下的四边形状和圆筒形状等形状，也表示在得到相同效果的范围内包含凹凸部或倒角部等的形状。

另一方面，“配备”“装备”“具备”“包含”或“具有”一构成要素这一表述不是排除其他构成要素的存在的排他性的表述。

首先，对一些实施方式的蒸汽涡轮的整体结构进行说明。

图1是本发明的一实施方式的蒸汽涡轮的沿着轴向的概略剖视图。如图1所示，蒸汽涡轮1具备：由轴承6以旋转自如的方式支撑的转子2、安装于转子2的多级动叶8、收纳转子2及动叶8的内侧壳体10及以与动叶8相向的方式安装于内侧壳体10的多级静叶9。另外，在内侧壳体10的外侧设有外侧壳体20。这样的蒸汽涡轮1若从蒸汽入口3向内侧壳体10导入蒸汽，则蒸汽在通过静叶9时膨胀而被增速，对动叶8进行做功而使转子2旋转。

另外，蒸汽涡轮1具备排气室14。如图1所示，排气室14位于动叶8及静叶9的下游侧。在内侧壳体10内通过了动叶8及静叶9的蒸汽(蒸汽流Fs)从排气室入口11向排气室14流入，在排气室14的内部通过，从设于排气室14的下方侧的排气室出口13向蒸汽涡轮1的外部排出。在一些实施方式中，在排气室14的下方设有未图示的冷凝器。在该情况下，在蒸汽涡轮1中对动叶8完成了做功的蒸汽从排气室14经由排气室出口13而向冷凝器流入。

接着，参照图1～图5来对一些实施方式的排气室14的结构更具体地进行说明。图1示出应用于在蒸汽涡轮1的下部配置有未图示的冷凝器的下降流型排气室的例子。图2是本发明的一实施方式的蒸汽涡轮的排气室的沿着轴向的概略剖视图。图3是图2所示的A向视的概略剖视图。图4是图2所示的第二导流件的立体图。图5是本发明的另一实施方式的蒸汽涡轮的排气室的沿着轴向的概略剖视图。

另外，为了便于说明，在各图中，将板状的部件的厚度描绘得比实际的厚度厚。

如图1～图3及图5所示，一些实施方式的排气室14具备：外侧壳体20、配置于外侧壳体20的径向内侧的内侧壳体10、安装于外侧壳体20的轴毂侧导流件15及安装于内侧壳体10的尖端侧导流件19。轴毂侧导流件15及尖端侧导流件19形成为环状，由轴毂侧导流件15及尖端侧导流件19包围的扩散器通路18形成扩散器50。轴毂侧导流件15具备形成扩散器50的扩散器面51中的轴向上游侧的上游侧区域52的第一导流件16和形成扩散器面51中的轴向下游侧的下游侧区域53的第二导流件30。另外，如图1所示，排气室14的外侧壳体20也可以形成蒸汽涡轮1的外侧壳体的至少一部分。另外，在一些实施方式的蒸汽涡轮1中，外侧壳体20与在内部配置有轴承6的轴承箱61分体地设置。如图2等所示，第一导流件16、第二导流件30及尖端侧导流件19的中心轴也可以存在于与转子2的中心轴O相同的直线上。

如图2所示，排气室14在排气室14的下方侧具有排气室出口13。从排气室入口11流入到排气室14的蒸汽经由扩散器50而在排气室14的内部流动，经由排气室出口13而从蒸汽涡轮1排出。轴毂侧导流件15由轴向上游侧的第一导流件16和配置于第一导流件16的轴向下游侧的第二导流件30形成。轴毂侧导流件15及尖端侧导流件19分别以转子2的中心轴O为中心形成为环状，在周向上具备至少两个以上的分割面。另外，分割面中的至少一个分割面也可以形成于包含水平线H的水平面上。

另外，如图3所示，排气室14具备形成排气室的一部分的外侧壳体20，外侧壳体20具备形成顶棚面的外周壁面20a。外周壁面20a形成于与设置排气室出口13的径向内侧的下侧区域隔着水平线H而位于径向外侧的相反侧的上侧区域，在与转子2的中心轴O正交的截面内形成为半环状。在此，水平线H是与通过转子2的中心轴O的轴线正交且沿着水平方向(图3中的左右方向)延伸的直线。

在一些实施方式的蒸汽涡轮1中，外侧壳体20构成为能够在包含水平线H的水平面水平分割成外侧上半部壳体201和外侧下半部壳体202。在外侧上半部壳体201的分割面和外侧下半部壳体202的分割面配置有水平凸缘201a、202a，两者通过未图示的螺栓等而紧固。另外，如图1所示，收纳于外侧壳体20的径向内侧的内侧壳体10也与外侧壳体20相同地，形成为能够在包含水平线H的水平面分割成内侧上半部壳体10a和内侧下半部壳体10b。

在一些实施方式的蒸汽涡轮1中，如图2所示，外侧壳体20包含：上述外周壁面20a、沿着径向延伸且在径向外侧端与外周壁面20a连接的端壁部21及从端壁部21的径向内侧端21a朝向轴向上的上游侧且径向内侧以形成倾斜面的方式延伸设置的延设部22。另外，延设部22具备对将第一导流件16和转子2与外侧壳体20的径向内侧端之间密封的未图示的密封构造等进行支撑的强度部件的作用。

图2及图5所示的一些实施方式的延设部22例如以转子2的中心轴O为中心而形成为环状，具有以端壁部21的径向内侧端21a为起点，随着从轴向上的下游侧靠近上游侧而径向上的大小(从转子2的中心轴O起的距离)变小的圆锥筒形状。即，在图2中，形成为随着从图示右方靠近左方而径向上的大小变小。另外，虽然未图示，但延设部22也可以具有与轴向的位置无关地径向上的大小固定的圆筒形状。延设部22的轴向上的下游侧的端部连接于端壁部21。如后所述，在延设部22的轴向上的上游侧的端部形成有用于安装第一导流件16的上游侧端部22a。

图2及图5所示的一些实施方式的第一导流件16以转子2的中心轴O为中心而形成为环状，随着从轴向上的上游侧靠近下游侧而径向上的大小变大。即，形成为例如在图2中随着从图示左方靠近右方而径向上的大小变大。另外，第一导流件16形成轴毂侧导流件15的扩散器面51中的如上所述的上游侧区域52。第一导流件16在比轴毂侧导流件15的扩散器面51靠径向内侧处固定于外侧壳体20的延设部22的上游侧端部22a。

更具体而言，图2及图5所示的一些实施方式的第一导流件16具有：形成上游侧区域52的扩散器面形成部件161和从扩散器面形成部件161的轴向下游侧的端部向径向内侧延伸的固定用板部162。在固定用板部162的径向内侧的端部附近沿着周向而在多个部位形成有未图示的螺栓孔。另外，扩散器面是指形成扩散器通路18的轴毂侧导流件15的扩散器面形成部件31、161及尖端侧导流件19的扩散器面形成部件56的面向蒸汽通路侧的内周面。

图2及图5所示的一些实施方式的第一导流件16通过插通于上述的栓孔的未图示的螺栓而固定于外侧壳体20的延设部22的上游侧端部22a。另外，在延设部22的上游侧端部22a沿着周向而在多个部位形成有未图示的螺栓孔。即，一些实施方式的第一导流件16通过固定用板部162而悬臂支撑于延设部22的上游侧端部22a。

另外，如上所述，第一导流件16优选至少在包含水平线H的水平面在周向上分割成两部分。第一导流件16由安装于外侧上半部壳体201的延设部22的第一上半部导流件16a和安装于外侧下半部壳体202的延设部22的第一下半部导流件16b形成。

图2及图4以及图5所示的一些实施方式的第二导流件30以转子2的中心轴O为中心而形成为环状，形成以随着从轴向上的上游侧靠近下游侧而径向上的大小变大的方式形成的扩散器面51的一部分、即扩散器面51的下游侧区域53。第二导流件30在第一导流件16的轴向下游侧相邻地配置，位于外侧壳体20的延设部22的径向外侧。第二导流件30固定于外侧壳体20的端壁部21的轴向上游侧的区域及外侧壳体20的延设部22的径向内侧的区域、即外侧壳体20的内侧。

更具体而言，图2、图4、图5所示的一些实施方式的第二导流件30包含：扩散器面形成部件31，形成轴毂侧导流件15中的接近外侧壳体20的端壁部21的下游侧区域53；连接肋32，沿着转子2的旋转方向即周向设有多个，连接扩散器面形成部件31和延设部22；及筒状壁部33，形成于扩散器面形成部件31的轴向下游侧。筒状壁部33是如下的筒状部件：从轴毂侧导流件15的下游侧端部Pd沿着轴向而向下游侧延伸，绕着转子2的中心轴O而呈环状地形成，至少在周向上分割成两部分。筒状壁部33在轴向下游侧固定于外侧壳体20的端壁部21的内壁面。

图2及图4及图5所示的一些实施方式的第二导流件30例如沿着圆周方向至少分割成两部分，具有每180度而被分割的第二上半部导流件30a和第二下半部导流件30b。例如，若是分割成两部分，则第二上半部导流件30a和第二下半部导流件30b由在与转子2的轴线相同的方向上延伸的分割面31a分割。分割面31a也可以形成为第二导流件30能够在周向上分割成三部分以上。

图2及图4及图5所示的一些实施方式的第二导流件30的第二上半部导流件30a安装于外侧壳体20的外侧上半部壳体201，第二下半部导流件30b安装于外侧壳体20的外侧下半部壳体202。即，一些实施方式的第二导流件30中的分割面31a也可以存在于与外侧壳体20的水平分割面相同的平面内。

一些实施方式的第二导流件30在第二上半部导流件30a和第二下半部导流件30b中具有相同的结构，因此，在以下的说明中，在无需特别区分第二上半部导流件30a和第二下半部导流件30b的情况下，统称为第二导流件30来进行说明。

一些实施方式的扩散器面形成部件31是具有以形成径向外侧的面是扩散器面51的轴毂侧导流件15的下游侧区域53的方式弯曲的曲面的板状的部件。另外，也可以将下游侧区域53沿着周向且沿着轴向分别分割成多个区域，通过使形成这些各区域的曲面分别由平面代替而形成下游侧区域53。即，也可以通过组合用于形成该平面的多个平板而简易地构成扩散器面形成部件31。

一些实施方式的连接肋32是例如沿着径向及轴向延伸的板状的部件，例如如图4所示，以转子2的中心轴O为中心而呈放射状地在周向上隔开间隔地配置有多个。

一些实施方式的连接肋32的径向外侧的第一端面32a形成为沿着扩散器面形成部件31的径向内侧的内周面的形状。第一端面32a相对于扩散器面形成部件31通过例如焊接等而连接。

一些实施方式的连接肋32的径向内侧的第二端面32b形成为沿着延设部22的径向外侧的内周面的形状。第二端面32b相对于延设部22通过例如焊接等而连接。

一些实施方式的连接肋32的轴向下游侧的第三端面32c形成为沿着端壁部21的内壁面的形状。第三端面32c相对于端壁部21通过例如焊接等而连接。

图2及图4以及图5所示的一些实施方式的第二导流件30将形成于扩散器面形成部件31与外侧壳体20的内壁面之间的空间41密封。

由此，能够抑制蒸汽向形成于扩散器面形成部件31与外侧壳体20的内壁面之间的空间41的侵入，因此能够减少涡轮排气损失。

图5所示的一实施方式的第二导流件30中的筒状壁部33的沿着轴向的下游侧的端部连接于端壁部21的内壁面。

在筒状壁部33与外侧壳体20的端壁部21中的比筒状壁部33靠径向外侧的外周壁面20a之间形成环状的空间。该环状空间也可以形成位于比轴毂侧导流件15的扩散器面51的下游侧端部Pd靠径向外侧处且比该下游侧端部Pd向上述轴向上的下游侧凹陷的凹部25。

图2及图3以及图5所示的一些实施方式的尖端侧导流件19由安装于内侧上半部壳体10a的上半部尖端侧导流件19a和安装于内侧下半部壳体10b的下半部尖端侧导流件19b形成。尖端侧导流件19的上游侧端部19c相对于内侧壳体10例如通过未图示的螺栓而固定。

在图2及图5所示的一些实施方式的尖端侧导流件19中，下游侧端部19d位于比外侧壳体20的延设部22的上游侧端部22a靠轴向上的上游侧处。由此，例如，在后述的换装工程中沿着径向拆装外侧壳体20的外侧上半部壳体201时，能够防止尖端侧导流件19的下游侧端部19d与外侧上半部壳体201的延设部22的上游侧端部22a之间的干涉，所以外侧壳体20的外侧上半部壳体201的拆装变得容易。

在一些实施方式的排气室14中，如上所述，通过由第一导流件16和第二导流件30构成的轴毂侧导流件15及尖端侧导流件19，构成了形成扩散器通路18(蒸汽流路)的扩散器50。

扩散器通路18与蒸汽涡轮1的最终级叶片出口17连通，并且具有以由尖端侧导流件19和轴毂侧导流件15包围的方式形成的流路截面积逐渐变大的形状。并且，当通过了蒸汽涡轮1的最终级的动叶8A的高速的蒸汽流Fs经由最终级叶片出口17而向扩散器通路18流入时，蒸汽流Fs被减速，其动能被变换(静压恢复)为压力。

如上所述，例如，在应用“外侧壳体20应用标准化(模块化)且规格化的壳体，包含扩散器的内部结构部件设为对应于适当的形状及构造的单独设计”的蒸汽涡轮的情况下或以性能提高为目的而外侧壳体沿用已有部件且内部结构部件设为对应于满足设计条件的适当的形状的新设计的已有蒸汽涡轮的换装工程的情况下，即使是相同型式的蒸汽涡轮1，有时也会因使用蒸汽涡轮1的顾客的地域、顾客要求的规格等的差异而蒸汽涡轮1的细微部分的结构不同。因此，例如，即使是相同型式的蒸汽涡轮1，有时也会变更最终级的动叶(最终叶片)8A的叶片长或沿着转子2的轴向的最终叶片8A的位置。为了减少涡轮排气损失，优选根据最终叶片8A的叶片长和沿着转子2的轴向的最终叶片8A的位置的变更而对扩散器50的形状进行优化。

在此所说的成为换装工程的对象的已有蒸汽涡轮是指在一些实施方式中示出的具备包含至少由构成轴毂侧导流件15的第一导流件16及第二导流件30以及尖端侧导流件19构成的扩散器50的排气室14的蒸汽涡轮1，以进一步的性能提高等为目的而进行换装工程的蒸汽涡轮为对象。

根据上述一些实施方式的排气室14，轴毂侧导流件15的扩散器面51中的上游侧区域52由固定于外侧壳体20的延设部22的上游侧端部22a的第一导流件16形成。另外，轴毂侧导流件15的扩散器面51中的下游侧区域53由配置于外侧壳体20的延设部22的径向外侧的内周侧且固定于该延设部22的径向外侧的内周面的第二导流件30形成。因此，若配置形成新设计的轴毂侧导流件15的最佳的扩散器面51的第一导流件16，在其轴向的下游侧以配合第一导流件16的形状及高度且形成最佳的扩散器面51的方式配置具备适当的连接肋32的第二导流件30，则即使不变更外侧壳体20的外形，也能够形成最佳的扩散器通路18。因此，能够将外侧壳体20共用化或沿用已有部件，并在各蒸汽涡轮1中分别形成适当的形状的扩散器50。

因此，根据具备上述一些实施方式的排气室14的蒸汽涡轮1，能够减少涡轮排气损失。

在上述一些实施方式的排气室14中，第二导流件30包含扩散器面形成部件31和连接肋32，所以能够通过连接肋32而在从延设部22向径向外侧离开的位置配置适当的形状的扩散器面形成部件31。另外，也能够通过连接肋32抑制扩散器面形成部件31和延设部22的变形，能够提高扩散器面形成部件31和延设部22的刚性。

在上述一些实施方式的排气室14中，连接肋32分别在径向上延伸。

由此，通过将连接肋32中的与扩散器面形成部件31连接的连接部分(第一端面32a)的形状设为沿着扩散器面形成部件31的形状的形状，扩散器面形成部件31容易维持扩散器面51的形状。

在上述一些实施方式的排气室14中，第二导流件30能够在沿着与蒸汽涡轮1的转子2的轴线相同的方向延伸的分割面31a上分割成至少两部分。因此，如上所述，若以使第二导流件30的分割面31a和外侧壳体20的分割面存在于相同的平面内的方式形成第二导流件30的分割面31a，则外侧壳体20的分割面和第二导流件30的分割面31a接近，所以若将第二上半部导流件30a和第二下半部导流件30b的分割面31a切离，则能够在不将第二上半部导流件30a及第二下半部导流件各自的块从延设部22拆下的情况下分割外侧壳体20。另外，如后所述，第二导流件30的安装及拆卸也容易。由此，排气室14的分解及组装变得容易。

在上述一些实施方式的排气室14中，第二导流件30以能够从外侧壳体20拆下的方式安装于外侧壳体20。

即，在上述一些实施方式的排气室14中，例如，通过将连接肋32在与延设部22和端壁部21连接的连接部分接近的位置处将连接肋32熔断，而能够将第二导流件30从外侧壳体20拆下。另外，关于残留于延设部22和端壁部21的连接肋32的一部分，例如能够通过使用磨床等而从延设部22、端壁部21去除。另外，第二导流件30向延设部22的固定手段可以通过焊接等来固定，也可以设为能够通过螺栓等进行拆装的构造。

由此，例如，即使在已有的蒸汽涡轮1的换装工程中进行最终叶片8A的叶片长或沿着转子2的轴向的最终叶片8A的位置的变更，产生了对扩散器50的形状为了优化而进行变更的需要的情况下，也容易将已有的第二导流件30从延设部22拆下，并且能够将新的第二导流件30容易地固定于延设部22。

在上述一些实施方式中，外侧壳体20具备在周向上分割外侧上半部壳体201和外侧下半部壳体202的沿着轴向延伸的分割面，分割面的周向上的位置与第二导流件30的分割面31a的周向上的位置一致。

由此，外侧壳体20的分割面与第二导流件30的分割面31a的位置接近，因此容易向第二导流件30的分割面31a靠近，第二导流件30的安装及拆卸变得容易。

在上述一些实施方式的排气室14中，第一导流件16以可拆装的方式支撑于外侧壳体20。

例如，在使外侧壳体20支撑着第一导流件16的状态下使用起重机等要从蒸汽涡轮1对外侧壳体20悬吊、拆装时，第一导流件16可能会与蒸汽涡轮1的其他部位产生干涉。在这一点上，根据上述一些实施方式的排气室14，由于能够相对于外侧壳体20拆装第一导流件16，所以能够防止在相对于蒸汽涡轮1拆装外侧壳体20时第一导流件16与蒸汽涡轮1的其他部位产生干涉。

(关于凹部25)

在此，图6是比较例的蒸汽涡轮的排气室的沿着轴向的概略剖视图。在图6中，关于具有与图1～图5所示的一些实施方式相同的附图标记的部件，省略其说明。

图6所示的比较例的排气室29具备：外侧壳体70、相当于轴毂侧导流件的轴承内圈64及尖端侧导流件19。外侧壳体70由形成顶棚面的外周壁面70a和沿着径向延伸的端壁部71形成。另外，轴承内圈64形成轴毂侧导流件15的扩散器面51，轴承内圈64的下游侧端部在外侧壳体70的端壁部71的中间位置平滑地接合于端壁部71。外侧壳体70成为上述凹部25未配置于轴承内圈64的下游侧的结构。

本发明的发明人发现：具备上述外侧壳体70的比较例的排气室29在蒸汽流Fs向尖端侧导流件19侧偏流的情况下在轴承内圈64侧产生剥离，排气室29内的流体损失变大。在此，蒸汽涡轮1被设计成在通常运转时蒸汽从最终级叶片出口17沿着轴向而流动。与此相对，在低负荷运转时，动叶8的转速相对于通常运转时不变，但蒸汽的流出速度比通常运转时小。因此，在低负荷运转时从最终级叶片出口17流动的蒸汽由于相对于轴向成分的回旋成分的比例变大，所以会向尖端侧导流件19侧偏流。

作为蒸汽流Fs在轴承内圈64侧产生剥离的理由，可举出如图6所示，向尖端侧导流件19侧偏流的蒸汽流Fs的一部分与外周壁面70a抵碰而折返，沿着端壁部71及位于端壁部71的上游侧的轴承内圈64而向上游侧流动，成为向与正常的蒸汽流Fs相反的方向流动的逆流Fc。排气室29内的逆流Fc在轴承内圈64的轴向的中间位置的附近由蒸汽流Fs向下游侧推回。因此，如图6所示，蒸汽流Fs的一部分有时形成产生在轴承内圈64的附近循环的逆流Fc的循环区域Ac。形成于排气室29内的循环区域Ac波及比轴承内圈64的下游端Pb靠上游侧的区域，因此在轴承内圈64侧产生蒸汽流Fs的剥离，并且排气室29内的有效的排气面积变小，排气室29内的流体损失变大。

于是，本发明的发明人想到在轴承内圈64的下游侧形成上述凹部25形成，引导蒸汽流Fs以避免逆流Fc向轴承内圈64流入，从而抑制蒸汽流Fs的轴承内圈64侧的剥离。

在一些实施方式中，如图5所示，排气室14具备比轴毂侧导流件15的扩散器面51的下游侧端部Pd的位置靠径向外侧且比下游侧端部Pd向轴向下游侧凹陷的凹部25。

根据上述结构，具备包含上述凹部25的外侧壳体20的蒸汽涡轮1的排气室14即使在例如低负荷运转时那样的蒸汽向径向外侧偏流而在径向内侧产生逆流Fc的情况下，通过凹部25而逆流Fc也被向凹部25内引导。因此，即使产生包含逆流Fc的循环区域Ac，也能够使得循环区域Ac不波及比第二导流件30的下游侧端部Pd靠上游侧处。通过设置凹部25，能够抑制蒸汽流Fs的扩散器通路18的径向内侧的剥离，且能够抑制排气室14内的有效的排气面积变小，因此能够使排气室14内的蒸汽的压力恢复量提高。因此，能够减少排气室14内的流体损失，能够使蒸汽涡轮1的效率提高。

(关于蒸汽涡轮的换装方法)

在一些实施方式的排气室14中，如上所述，第二导流件30以能够从外侧壳体20拆下的方式安装于外侧壳体20。

因此，在已有的蒸汽涡轮1的换装工程中，即使因变更最终叶片8A的叶片长或沿着转子2的轴向的最终叶片8A的位置而扩散器50的形状变化，也能够利用已有的外侧壳体20并置换为具有适当的形状的扩散器50。以下，对一实施方式的蒸汽涡轮的换装方法进行说明。

图7是示出一实施方式的蒸汽涡轮的换装方法中的处理步骤的流程图。一实施方式的蒸汽涡轮的换装方法是换装已有的蒸汽涡轮1的一部分的蒸汽涡轮1的换装方法，具备外侧上半部壳体拆卸工序S10、导流件拆卸工序S20、内侧壳体拆卸工序S30、尖端侧导流件安装工序S40、内侧下半部壳体安装工序S50、第一导流件及第二下半部导流件安装工序S60、内侧上半部壳体安装工序S70、第二上半部导流件安装工序S80及外侧上半部壳体安装工序S90。

外侧上半部壳体拆卸工序S10是从已有的蒸汽涡轮1拆下外侧上半部壳体201的工序。具体而言，外侧上半部壳体拆卸工序S10是解除已有的第一导流件16与延设部22的上游侧端部22a的结合之后将已有的外侧壳体20的外侧上半部壳体201从外侧下半部壳体202分离的工序。外侧下半部壳体202在直到能够接受包含新设的叶片的转子或内侧壳体等内部结构部件为止的期间，存放于已有场所。

导流件拆卸工序S20是拆下形成扩散器的已有的各导流件(轴毂侧导流件15(第一导流件16、第二导流件30)、尖端侧导流件19)的工序。具体而言，在导流件拆卸工序S20中，将已有的尖端侧导流件19从内侧壳体10拆下。另外，已有的轴毂侧导流件15通过从支撑着第一导流件16的外侧壳体20(外侧上半部壳体201、外侧下半部壳体202)的延设部22的上游侧端部22a拆下第一导流件16的固定用板部162而将已有的第一导流件16(第一上半部导流件16a、第一下半部导流件16b)从蒸汽涡轮1拆下。此外，已有的第二导流件30(第二上半部导流件30a、第二下半部导流件30b)例如如上所述，通过将连接肋32熔断，从端壁部21或延设部22将带有连接肋32的第二导流件30分离，从而将已有的第二导流件30从外侧壳体20(外侧上半部壳体201、外侧下半部壳体202)拆下。

内侧壳体拆卸工序S30是将收纳有具备已有的叶片的转子2等的内侧壳体10(内侧上半部壳体10a、内侧下半部壳体10b)从已有的外侧下半部壳体202拆下的工序。

尖端侧导流件安装工序S40是向另外制作的新设的内侧壳体10安装新设的尖端侧导流件19的工序。即，在尖端侧导流件安装工序S40中，对另外制作的新设的转子2安装配合于符合设计条件的适当的形状或叶片长而进行了最终叶片8A等的叶片长或位置的变更或调整的新设的最终叶片等，并准备具备最终叶片的新设的转子2。

内侧下半部壳体安装工序S50是仅将内侧壳体10中的内侧下半部壳体10b向已有的外侧下半部壳体202安装的工序。另外，在内侧下半部壳体安装工序S50中，安装在尖端侧导流件安装工序S40中制作的新设的转子2。

在第一导流件及第二下半部导流件安装工序S60中，对已有的外侧下半部壳体202的延设部22通过螺栓等紧固手段安装第一下半部导流件16b。另外，第一上半部导流件16a在已有的外侧下半部壳体202的水平分割面的位置处相对于已有的外侧下半部壳体202的延设部22通过相同的手段而临时固定。另外，在第一导流件及第二下半部导流件安装工序S60中，对外侧下半部壳体202通过焊接或螺栓等紧固手段而安装第二导流件30中的第二下半部导流件30b。

内侧上半部壳体安装工序S70是在载置并安装于已有的外侧下半部壳体202的内侧下半部壳体10b的上部安装新设的内侧上半部壳体10a的工序。另外，内侧上半部壳体10a以具备在尖端侧导流件安装工序S40中安装的上半部尖端侧导流件19a的状态安装。

第二上半部导流件安装工序S80是对在外侧上半部壳体拆卸工序S10中从已有的外侧下半部壳体202拆下的已有的单独放置的外侧上半部壳体201通过焊接或螺栓等紧固手段而安装第二上半部导流件30a的工序。

在外侧上半部壳体安装工序S90中，对已有的外侧下半部壳体202安装在第二上半部导流件安装工序S80中安装了第二上半部导流件30a的外侧上半部壳体201。此外，将在第一导流件及第二下半部导流件安装工序S60中临时固定于已有的外侧下半部壳体202的延设部22的第一上半部导流件16a通过焊接或螺栓等紧固手段而安装于外侧上半部壳体201的延设部22，换装工程结束。

这样，根据一实施方式的蒸汽涡轮的换装方法，在已有的蒸汽涡轮1中，即使因变更最终叶片8A的叶片长或沿着转子2的轴向的最终叶片8A的位置而扩散器50的形状变化，也能够利用已有的外侧壳体20并置换为具有适当的形状的扩散器50。由此，能够谋求已有的蒸汽涡轮1的设备费的减少，并且实现蒸汽涡轮1的性能提高。

本发明不限定于上述实施方式，也包含对上述实施方式施加变形而得到的方式或将这些方式适当组合而得到的方式。

例如，上述一些实施方式的排气室14是将蒸汽向下方排气的下降流排气型的排气室，但本发明能够应用于将蒸汽向侧方排气的侧排气型的排气室。

在上述一些实施方式中，第二导流件30通过焊接将连接肋32连接于延设部22、端壁部21。但是，例如，也可以将用于将连接肋32通过螺栓和螺母而结合的座部预先设置于延设部22或端壁部21，将连接肋32通过螺栓和螺母而接合于该座部。

附图标记说明

1 蒸汽涡轮

2 转子

6 轴承

8 动叶

9 静叶

10 内侧壳体

10a 内侧上半部壳体

10b 内侧下半部壳体

14 排气室

15 轴毂侧导流件

16 第一导流件

16a 第一上半部导流件

16b 第一下半部导流件

18 扩散器通路

19 尖端侧导流件

19a 上半部尖端侧导流件

19b 下半部尖端侧导流件

20 外侧壳体

21 端壁部

22 延设部

22a 上游侧端部

25 凹部

30 第二导流件

30a 第二上半部导流件

30b 第二下半部导流件

31 扩散器面形成部件

32 连接肋

41 空间

50 扩散器

51 轴毂侧的扩散器面

52 上游侧区域

53 下游侧区域

55 尖端侧的扩散器面

56 扩散器面形成部件

201 外侧上半部壳体

202 外侧下半部壳体。

Claims (13)

1.一种蒸汽涡轮的排气室，具备：

外侧壳体，包含轴向上的端壁部及从所述端壁部朝向所述轴向上的上游侧延伸设置的延设部；

第一导流件，形成轴毂侧导流件的扩散器面中的上游侧区域，并且在比所述扩散器面靠径向内侧处固定于所述延设部的上游侧端部，且所述第一导流件呈环状地形成；及

第二导流件，位于所述第一导流件的下游侧且所述延设部的径向外侧而形成所述扩散器面中的下游侧区域，并且固定于所述延设部，且所述第二导流件呈环状地形成。

2.根据权利要求1所述的蒸汽涡轮的排气室，其中，

所述第二导流件包含：扩散器面形成部件，形成所述扩散器面中的所述下游侧区域；及连接肋，沿着周向设置有多个，连接所述扩散器面形成部件与所述延设部。

3.根据权利要求2所述的蒸汽涡轮的排气室，其中，

所述连接肋分别沿着径向延伸。

4.根据权利要求2或3所述的蒸汽涡轮的排气室，其中，

所述第二导流件将形成于所述扩散器面形成部件与所述外侧壳体的内表面之间的空间封闭。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的蒸汽涡轮的排气室，其中，

所述第二导流件具有在所述蒸汽涡轮的转子的轴线方向上形成且在周向上延伸的至少两个以上的分割面。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的蒸汽涡轮的排气室，其中，

所述第二导流件以能够从所述外侧壳体拆下的方式安装于所述外侧壳体。

7.根据权利要求5或6所述的蒸汽涡轮的排气室，其中，

所述外侧壳体具备在周向上分割外侧上半部壳体和外侧下半部壳体的在轴向上延伸的分割面，所述分割面的周向上的位置与所述第二导流件的所述分割面的位置一致。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的蒸汽涡轮的排气室，其中，

所述蒸汽涡轮的排气室还具备在所述第一导流件的所述径向外侧形成尖端侧的扩散器面的尖端侧导流件。

9.根据权利要求8所述的蒸汽涡轮的排气室，其中，

所述尖端侧导流件的下游侧端部位于比所述延设部的所述上游侧端部靠所述轴向上的上游侧处。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的蒸汽涡轮的排气室，其中，

所述第一导流件以可拆装的方式支撑于所述外侧壳体。

11.根据权利要求1～10中任一项所述的蒸汽涡轮的排气室，其中，

所述蒸汽涡轮的排气室形成有位于比所述轴毂侧导流件的下游侧端部靠所述径向外侧处且比该下游侧端部向所述轴向上的下游侧凹陷的凹部。

12.一种蒸汽涡轮，具备：

权利要求1～11中任一项所述的蒸汽涡轮的排气室；

动叶，设置于所述蒸汽涡轮的排气室的上游侧；及

静叶，设置于所述蒸汽涡轮的排气室的上游侧。

13.一种蒸汽涡轮的换装方法，对已有的蒸汽涡轮的一部分进行换装，所述蒸汽涡轮的换装方法具备如下的工序：

从所述蒸汽涡轮拆下外侧上半部壳体；

从外侧壳体拆下形成扩散器面的导流件；

从外侧下半部壳体拆下已有的内侧壳体；

准备具备最终叶片的转子，将尖端侧导流件安装于新设的所述内侧壳体；

将内侧下半部壳体安装于所述外侧下半部壳体，将所述转子安装于所述内侧下半部壳体；

将第一导流件及第二下半部导流件安装于所述外侧下半部壳体；

将内侧上半部壳体安装于载置有所述内侧下半部壳体的所述外侧下半部壳体；

将第二上半部导流件安装于所述外侧上半部壳体；及

将所述外侧上半部壳体安装于所述外侧下半部壳体。

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