DE112019003577T5

DE112019003577T5 - Strömungsführung, Dampfturbine, Innenelement und Verfahren zur Herstellung von Strömungsführung

Info

Publication number: DE112019003577T5
Application number: DE112019003577.0T
Authority: DE
Inventors: Takeki NAKAYAMA; Yasuyuki Tatsumi; Takeo Tokumoto; Hiromu Sagimori
Original assignee: Mitsubishi Power Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2018-07-13
Filing date: 2019-07-08
Publication date: 2021-06-24
Also published as: US20210239014A1; WO2020013109A1; JP7048742B2; KR102485641B1; US11459912B2; JPWO2020013109A1; KR20210006458A; CN112352090B; CN112352090A

Abstract

Eine Strömungsführung (27) ist mit einem Flansch (41), einer Führungsplatte (42) und einem Innenelement (43) versehen. Eine Ringnut (44), die von einer Innenumfangsfläche (45) zu der radialen Außenseite ausgespart ist und sich in einer Umfangsrichtung basierend auf der Achse erstreckt, ist in dem Flansch (41) gebildet. Das Innenelement (43) enthält einen eingepassten Abschnitt (61), der in die Ringnut (44) eintritt, und einen Abdeckabschnitt (62), der der Innenumfangsfläche (45) des Flansches (41) in der Radialrichtung zugewandt ist. Der Abdeckabschnitt (62) bedeckt mindestens Teile der Innenumfangsfläche (45) des Flansches (41) und einer Innenumfangsfläche (42a) der Führungsplatte (42), die einem Spitzenende einer sich bewegenden Schaufel in der Radialrichtung zugewandt sind. Der Abdeckabschnitt (62) ist aus einem Material mit einer höheren Erosionsbeständigkeit bezüglich Dampf und Dampfabfluss als der Flansch (41) gebildet.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Strömungsführung, eine Dampfturbine, ein Innenelement und ein Verfahren zur Herstellung einer Strömungsführung.
Es wird Priorität der am 13. Juli 2018 eingereichten japanischen Patentanmeldung Nr. 2018-133119 beansprucht, deren Inhalt hier durch Verweis aufgenommen wird.
Stand der Technik
Ein Spitzenabschnitt einer Rotorschaufel letzter Stufe einer Dampfturbine wird leicht durch Dampfabfluss erodiert.
PTL 1 offenbart eine Technologie, bei der ein Abflussabgabeloch so gebildet ist, dass es näher an einer axialen Stromabwärtsseite als eine Vorderkante einer Rotorschaufel in einer letzten Stufe liegt, so dass der Dampfabfluss ausreichend abgegeben werden kann und Erosion zuverlässig verhindert werden kann. Bei der Rotorschaufel in der letzten Stufe von PTL 1 ist eine Schweißauflage oder eine Dichtungsplatte an dem Vorderkantenabschnitt oder dem Spitzenabschnitt der Saugseite der Schaufel angebracht, um Erosion zu verhindern.
Zitatliste
Patentliteratur
[PTL 1] Japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 60-184904 Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Bei der in PTL 1 beschriebenen Dampfturbine gibt es einen Fall, in dem ein Teil eines Segmenthalters (nachstehend als ein Flansch bezeichnet) auf der axialen Stromabwärtsseite verursacht, dass Erosion aufgrund des Dampfabflusses fortschreitet. Wenn die Erosion des Flansches fortschreitet und einen Befestigungsteil eines radialen Streifens (nachstehend als ein Dichtring bezeichnet) erreicht, besteht die Möglichkeit, dass der Dichtring von dem Flansch fällt. Daher ist es bei der in PTL 1 beschriebenen Dampfturbine erforderlich, das Reparaturintervall des Flansches zu verkürzen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Strömungsführung, eine Dampfturbine, ein Innenelement und ein Verfahren zur Herstellung einer Strömungsführung, die das Reparaturintervall verlängern können, während Herstellungskosten und Reparaturkosten unterdrückt werden, vorzusehen.
Lösung fürs Problem
Nach einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält eine Strömungsführung einen Flansch, eine Führungsplatte und ein Innenelement. Der Flansch ist auf einer radialen Außenseite basierend auf einer Achse in Bezug auf eine Rotorschaufelreihe letzter Stufe eines Dampfturbinenrotors, der sich um die Achse dreht, angeordnet. Die Führungsplatte bildet eine ringförmige Form basierend auf der Achse und erweitert sich in Richtung einer axialen Stromabwärtsseite, die eine erste Seite in einer Axialrichtung, in der sich die Achse erstreckt, ist, graduell zu der radialen Außenseite. Die Führungsplatte ist auf der axialen Stromabwärtsseite, die die erste Seite in der Axialrichtung, in der sich die Achse erstreckt, ist, in Bezug auf den Flansch angeordnet. Das Innenelement ist so angebracht, dass es eine Innenumfangsfläche des Flansches bedeckt. Eine Ringnut, die von der Innenumfangsfläche des Flansches zu der radialen Außenseite ausgespart ist und sich in einer Umfangsrichtung basierend auf der Achse erstreckt, ist in dem Flansch gebildet. Das Innenelement enthält einen eingepassten Abschnitt, einen Abdeckabschnitt und eine Rippe. Der eingepasste Abschnitt tritt in die Ringnut ein. Der Abdeckabschnitt ist der Innenumfangsfläche des Flansches in einer Radialrichtung zugewandt. Die Rippe erstreckt sich von dem Abdeckabschnitt zu der radialen Innenseite basierend auf der Achse hin. Der Abdeckabschnitt bedeckt mindestens Teile der Innenumfangsfläche des Flansches und einer Innenumfangsfläche der Führungsplatte, die einer Rotorschaufelspitze der Rotorschaufelreihe letzter Stufe in der Radialrichtung zugewandt sind. Der Abdeckabschnitt ist aus einem Material mit einer höheren Erosionsbeständigkeit bezüglich Dampf und Dampfabfluss als die des Flansches gebildet.
In dem ersten Aspekt ist der Abdeckabschnitt des Innenelements so angeordnet, dass er der Innenumfangsfläche des Flansches in der Radialrichtung zugewandt ist, und bedeckt mindestens die Teile der Innenumfangsfläche des Flansches und der Innenumfangsfläche der Führungsplatte, die der Rotorschaufelspitze der Rotorschaufelreihe letzter Stufe in der Radialrichtung zugewandt sind. Der Abdeckabschnitt ist ferner aus einem Material mit einer höheren Erosionsbeständigkeit als die des Flansches gebildet. Daher kann die Rippe des Innenelements das Austreten des Stroms, der zwischen dem Flansch und der Spitze der Rotorschaufel strömt, verringern und kann der Abdeckabschnitt des Innenelements Kontakt des Dampfabflusses mit dem Flansch unterdrücken. Daher ist es im Vergleich zu einem Fall, in dem der Flansch selbst aus einem Material mit einer höheren Erosionsbeständigkeit gebildet ist, möglich, die Herstellungskosten und Reparaturkosten der Strömungsführung zu unterdrücken und das Reparaturintervall zu verlängern, während Erosion des Flansches unterdrückt wird.
Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung kann der Abdeckabschnitt nach dem ersten Aspekt einem stromaufwärtsseitigen Abschnitt von Innenumfangsfläche, der ein Teil auf einer axialen Stromaufwärtsseite der Innenumfangsfläche auf der Führungsplatte ist, in der Radialrichtung zugewandt sein und auch den stromaufwärtsseitigen Abschnitt von Innenumfangsfläche bedecken.
Mit dieser Konfiguration ist es, da der Abdeckabschnitt so installiert werden kann, dass er sich über die Innenumfangsfläche des Flansches und die Innenumfangsfläche der Führungsplatte erstreckt, möglich, jeweils die Erosion des Verbindungsteils zwischen dem Flansch und der Führungsplatte und des stromaufwärtsseitigen Abschnitts von Innenumfangsfläche zu unterdrücken.
Nach einem dritten Aspekt der Erfindung kann die Strömungsführung nach dem zweiten Aspekt ferner einen geschweißten Abschnitt, der den Flansch und die Führungsplatte verbindet, enthalten.
Mit dieser Konfiguration kann der geschweißte Abschnitt von der radialen Innenseite durch den Abdeckabschnitt bedeckt werden. Daher ist es möglich, die Erosion des geschweißten Abschnitts zu unterdrücken.
Nach einem vierten Aspekt der Erfindung kann die Führungsplatte nach dem zweiten Aspekt oder dem dritten Aspekt einen Abschnitt mit vergrößertem Durchmesser aufweisen. Der Abschnitt mit vergrößertem Durchmesser ist so gebildet, dass er näher an der axialen Stromabwärtsseite als der stromaufwärtsseitige Abschnitt von Innenumfangsfläche liegt, und ein Innendurchmesser nimmt in Richtung der axialen Stromabwärtsseite graduell zu. Der stromabwärtsseitige Abschnitt von Innenumfangsfläche der Führungsplatte weist einen konstanten Innendurchmesser an jeder Position in der Axialrichtung auf. Der Abdeckabschnitt kann eine geneigte Fläche, die sich in Richtung der axialen Stromabwärtsseite graduell zu der radialen Außenseite erstreckt, aufweisen. Die geneigte Fläche kann sich graduell zu einer stromabwärtsseitigen Endfläche, die eine Endfläche des Abdeckabschnitts auf der axialen Stromabwärtsseite ist, erstrecken. Die geneigte Fläche kann eine Verlängerungslinie einer Tangentenlinie innerhalb einer virtuellen Ebene, die sich an einer Position auf der axialen stromaufwärtigsten Seite in einer Innenumfangsfläche des Abschnitts mit vergrößertem Durchmesser befindet, einschließlich der Achse aufweisen.
Wie oben beschrieben, enthält die geneigte Fläche die Verlängerungslinie der Tangentenlinie innerhalb der virtuellen Ebene einschließlich der Achse an der Position auf der axialen stromaufwärtigsten Seite des Abschnitts mit vergrößertem Durchmesser, und dementsprechend ist es möglich, Auftreten von Delaminierung auf der axialen Stromabwärtsseite der Rotorschaufel in der letzten Stufe zu unterdrücken und den Druck des Hauptstroms von der Kante auf der axialen stromaufwärtigsten Seite der geneigten Fläche zu der axialen Stromabwärtsseite hin reibungslos wiederzugewinnen.
Nach einem fünften Aspekt der Erfindung kann die Strömungsführung nach dem vierten Aspekt ferner einen elastischen Körper, der in der Ringnut angeordnet ist und das Innenelement zu der radialen Innenseite drückt, enthalten. Der eingepasste Abschnitt kann eine radiale Positionierungsfläche, die einer radialen Innenseite zugewandt ist, aufweisen. Die Ringnut kann eine Stopperfläche, die der radialen Außenseite zugewandt ist und mit der radialen Positionierungsfläche in Kontakt steht, aufweisen. Wenn die radiale Positionierungsfläche und die Stopperfläche miteinander in Kontakt stehen, kann die geneigte Fläche die Verlängerungslinie der Tangentenlinie enthalten.
Durch Bereitstellen des elastischen Körpers, der das Innenelement zu der radialen Innenseite drückt, ist es beispielsweise in einem Fall, in dem die Spitze der Rotorschaufel mit der Rippe in Kontakt kommt und die Kraft zum Drücken des Innenelements des elastischen Körpers zu der radialen Innenseite überschritten wird, möglich, das Innenelement zu der radialen Außenseite zu verschieben. Der eingepasste Abschnitt des Innenelements weist die radiale Positionierungsfläche, die der radialen Innenseite zugewandt ist, auf und die Ringnut weist die Stopperfläche, die der radialen Außenseite zugewandt ist und mit der radialen Positionierungsfläche in Kontakt steht, auf, und dementsprechend ist es möglich, das Innenelement zu der radialen Außenseite zu verschieben und das Innenelement zu positionieren. Wenn darüber hinaus die radiale Positionierungsfläche und die Stopperfläche miteinander in Kontakt stehen, enthält die geneigte Fläche die Verlängerungslinie der Tangentenlinie auf der axialen Stromaufwärtsseite der Führungsplatte, und dementsprechend ist es, wenn sich die Dampfturbine in stabilem Betrieb befindet, möglich, den Druck des Hauptstroms von der Kante auf der axialen Stromaufwärtsseite der geneigten Fläche zu der axialen Stromabwärtsseite hin reibungslos wiederzugewinnen.
Nach einem sechsten Aspekt der Erfindung kann das Innenelement nach einem der ersten bis fünften Aspekte eine Rippe, die sich von einer Innenumfangsfläche des Abdeckabschnitts, die der Rotorschaufelspitze zugewandt ist, zu der radialen Innenseite hin erstreckt, enthalten.
Durch Bereitstellen der Rippe ist es möglich, Austreten von Dampf aus zwischen dem Flansch und der Rotorschaufelreihe letzter Stufe zu unterdrücken.
Nach einem siebten Aspekt der Erfindung enthält eine Dampfturbine die Strömungsführung nach einem der ersten bis sechsten Aspekte, den Dampfturbinenrotor und ein Gehäuse. Das Gehäuse weist eine zylindrische Form um die Achse auf, und der Dampfturbinenrotor ist auf einer radialen Innenseite angeordnet. Die Strömungsführung ist an dem Gehäuse angebracht.
Mit dieser Konfiguration kann, da es möglich ist, das Intervall für Reparieren der Strömungsführung zu verlängern, die Belastung für den Betreiber, der die Dampfturbine repariert, verringert werden.
Nach einem achten Aspekt der Erfindung enthält ein Verfahren zur Herstellung einer Strömungsführung einen Vorbereitungsschritt und einen Montageschritt. In dem Vorbereitungsschritt werden der Flansch, die Führungsplatte und das Innenelement vorbereitet. In dem Montageschritt wird ein eingepasster Abschnitt des Innenelements in die Ringnut des Flansches eingesetzt.
Auf diese Weise können der Flansch und das Innenelement leicht aus verschiedenen Materialien in dem Vorbereitungsschritt geformt werden. Darüber hinaus kann in dem Montageschritt der eingepasste Abschnitt des Innenelements in die Nut des in dem Vorbereitungsschritt vorbereiteten Flansches eingesetzt werden. Daher ist es möglich, die Strömungsführung leicht herzustellen. Selbst wenn die Erosion des Innenelements fortschreitet und das Innenelement ersetzt wird, kann das Innenelement an dem Flansch angebracht werden, indem einfach das Innenelement vorbereitet und der eingepasste Abschnitt in die Nut des Flansches eingesetzt wird.
Nach einem neunten Aspekt der Erfindung kann die Rippe nach dem sechsten Aspekt so angeordnet sein, dass sie näher an der axialen Stromaufwärtsseite als eine Mittelposition in einer Axialrichtung zwischen einer Endfläche auf der axialen Stromaufwärtsseite des Abdeckabschnitts und einer Endfläche auf der axialen Stromabwärtsseite des Abdeckabschnitts liegt.
Nach einem zehnten Aspekt der Erfindung kann sich die Rippe nach dem sechsten oder neunten Aspekt von dem Abdeckabschnitt zu einer radialen Innenseite hin erstrecken und kann integral mit dem Abdeckabschnitt gebildet sein.
Nach einem elften Aspekt der Erfindung kann der eingepasste Abschnitt nach einem der ersten bis fünften, neunten und zehnten Aspekte einen ersten eingepassten Abschnitt und einen zweiten eingepassten Abschnitt enthalten. Der zweite eingepasste Abschnitt ist auf der radialen Außenseite des ersten eingepassten Abschnitts positioniert und weist ein Breitenmaß, das breiter als das des ersten eingepassten Abschnitts ist, auf. Von zwischen dem ersten eingepassten Abschnitt und der Ringnut gebildeten Abständen kann ein auf der axialen Stromabwärtsseite gebildeter Abstand schmaler als ein auf der axialen Stromaufwärtsseite gebildeter Abstand sein.
Nach einem zwölften Aspekt der Erfindung ist das Innenelement so angebracht, dass es eine Innenumfangsfläche eines Flansches, der auf einer radialen Außenseite basierend auf einer Achse in Bezug auf eine Rotorschaufelreihe letzter Stufe eines Dampfturbinenrotors, der sich um die Achse dreht, angeordnet ist, bedeckt. Das Innenelement enthält einen eingepassten Abschnitt, einen Abdeckabschnitt und eine Rippe. Der eingepasste Abschnitt tritt in eine Ringnut des Flansches ein. Der Abdeckabschnitt ist der Innenumfangsfläche des Flansches in einer Radialrichtung zugewandt. Die Rippe erstreckt sich von einer Innenumfangsfläche des Abdeckabschnitts, die einer Rotorschaufelspitze der Rotorschaufelreihe letzter Stufe zugewandt ist, zu einer Innenseite in der Radialrichtung hin auf der Innenumfangsfläche des Abdeckabschnitts. Der Abdeckabschnitt ist so gebildet, dass er mindestens Teile der Innenumfangsfläche des Flansches und einer Innenumfangsfläche der auf einer axialen Stromabwärtsseite in Bezug auf den Flansch angeordneten Führungsplatte, die der Rotorschaufelspitze der Rotorschaufelreihe letzter Stufe in der Radialrichtung zugewandt sind, bedeckt. Die Rippe so angeordnet ist, dass sie näher an einer Stromaufwärtsseite als ein Mittelposition in einer Axialrichtung zwischen einer Endfläche auf einer axialen Stromaufwärtsseite des Abdeckabschnitts und einer Endfläche auf der axialen Stromabwärtsseite des Abdeckabschnitts liegt.
Nach einem dreizehnten Aspekt der Erfindung kann der Abdeckabschnitt nach dem zwölften Aspekt eine geneigte Fläche, die sich in Richtung der axialen Stromabwärtsseite graduell zu der radialen Außenseite erstreckt, aufweisen.
Nach einem vierzehnten Aspekt der Erfindung kann sich die Rippe nach dem zwölften oder dreizehnten Aspekt von dem Abdeckabschnitt zu einer radialen Innenseite hin erstrecken und kann integral mit dem Abdeckabschnitt gebildet sein.
Nach einem fünfzehnten Aspekt der Erfindung kann das Innenelement nach einem der zwölften bis vierzehnten Aspekte mit einer gekrümmten Fläche, die zu einer Außenseite hin konvex ist, zwischen der Innenumfangsfläche des Abdeckabschnitts und der Endfläche auf der axialen Stromaufwärtsseite versehen sein.
Nach einem sechzehnten Aspekt der Erfindung kann der Abdeckabschnitt nach einem der zwölften bis fünfzehnten Aspekte aus einem Material mit einer höheren Erosionsbeständigkeit bezüglich Dampf und Dampfabfluss als die des Flansches gebildet sein.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der Strömungsführung, der Dampfturbine, dem Innenelement und dem Verfahren des Bildens einer Strömungsführung ist es möglich, das Reparaturintervall zu verlängern, während die Herstellungskosten und die Reparaturkosten unterdrückt werden.
Figurenliste

1 ist eine Schnittansicht, die eine schematische Konfiguration einer Dampfturbine gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt.
2 ist eine Schnittansicht, in der eine Strömungsführung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung vergrößert ist.
3 ist eine Schnittansicht, in der ein Dichtring gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung vergrößert ist.
4 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung einer Strömungsführung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.
5 ist eine Schnittansicht entsprechend 3 in einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Beschreibung von Ausführungsformen

Nachstehend werden eine Strömungsführung, eine Dampfturbine und ein Verfahren zur Herstellung einer Strömungsführung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung basierend auf den Zeichnungen beschrieben.
(Erste Ausführungsform)
1 ist eine Schnittansicht, die eine schematische Konfiguration einer Dampfturbine gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung darstellt.
Wie in 1 dargestellt, ist eine Dampfturbine ST der ersten Ausführungsform eine Dampfturbine vom Zwei-Wege-Auslasstyp. Die Dampfturbine ST enthält einen ersten Dampfturbinenabschnitt 10a und einen zweiten Dampfturbinenabschnitt 10b. Der erste Dampfturbinenabschnitt 10a und der zweite Dampfturbinenabschnitt 10b weisen jeweils einen Turbinenrotor (Dampfturbinenrotor) 11, der sich um eine Achse Ar dreht, ein Gehäuse 20, das den Turbinenrotor 11 deckt, mehrere Statorschaufelreihen 17, die an dem Gehäuse 20 befestigt sind, und einen Dampfeinlasskanal 19 auf. In der folgenden Beschreibung wird eine Umfangsrichtung um die Achse Ar einfach als eine Umfangsrichtung Dc bezeichnet und eine Richtung senkrecht zu der Achse Ar als eine Radialrichtung Dr bezeichnet. Darüber hinaus ist eine Seite von der Achse Ar in der Radialrichtung Dr als eine radiale Innenseite Dri definiert und eine dazu gegenüberliegende Seite als eine radiale Außenseite Dro definiert.
Der erste Dampfturbinenabschnitt 10a und der zweite Dampfturbinenabschnitt 10b teilen sich den Dampfeinlasskanal 19. Mit Ausnahme des Dampfeinlasskanals 19 ist der erste Dampfturbinenabschnitt 10a auf einer Seite in der Axialrichtung Da basierend auf dem Dampfeinlasskanal 19 angeordnet. Mit Ausnahme des Dampfeinlasskanals 19 ist der zweite Dampfturbinenabschnitt 10b auf der anderen Seite in der Axialrichtung Da basierend auf dem Dampfeinlasskanal 19 angeordnet. Hierbei sind die Konfiguration des ersten Dampfturbinenabschnitts 10a und die Konfiguration des zweiten Dampfturbinenabschnitts 10b im Wesentlichen gleich. Daher wird in der folgenden Beschreibung hauptsächlich der erste Dampfturbinenabschnitt 10a beschrieben und die Beschreibung des zweiten Dampfturbinenabschnitts 10b weggelassen. In dem ersten Dampfturbinenabschnitt 10a ist die Seite des Dampfeinlasskanals 19 in der Axialrichtung Da als eine axiale Stromaufwärtsseite Dau definiert und eine dazu gegenüberliegende Seite als eine axiale Stromabwärtsseite Dad definiert.
Der Turbinenrotor 11 weist eine Rotorwelle 12, die sich in der Axialrichtung Da um die Achse Ar erstreckt, und mehrere Rotorschaufelreihen 13, die an der Rotorwelle 12 angebracht sind, auf. Der Turbinenrotor 11 wird von einem Lager 18 so gelagert, dass er um die Achse Ar drehbar ist. Die mehreren Rotorschaufelreihen 13 sind in der Axialrichtung Da eingerichtet. Jede der mehreren Rotorschaufelreihen 13 ist mit mehreren Rotorschaufeln, die in der Umfangsrichtung Dc eingerichtet sind, konfiguriert. Der Turbinenrotor 11 des ersten Dampfturbinenabschnitts 10a und der Turbinenrotor 11 des zweiten Dampfturbinenabschnitts 10b sind auf derselben Achse Ar positioniert und miteinander verbunden und drehen sich integral um die Achse Ar.
Das Gehäuse 20 weist ein Innengehäuse 21 und ein Auslassgehäuse 25 auf.
Das Innengehäuse 21 bildet einen ersten Raum 21s, der eine ringförmige Form um die Achse Ar bildet, zwischen der Rotorwelle 12 und dem Innengehäuse 21. Der Dampf (Fluid), der aus dem Dampfeinlasskanal 19 strömt, strömt durch den ersten Raum 21s in der Axialrichtung Da (genauer gesagt zu der axialen Stromabwärtsseite Dad hin). Die mehreren Rotorschaufelreihen 13 des Turbinenrotors 11 sind in dem ersten Raum 21s eingerichtet. Die mehreren Statorschaufelreihen 17 sind in dem ersten Raum 21s entlang der Axialrichtung Da eingerichtet. Jede der mehreren Statorschaufelreihen 17 ist auf der axialen Stromaufwärtsseite Dau einer beliebigen Rotorschaufelreihe 13 unter den mehreren Rotorschaufelreihen 13 eingerichtet. Die mehreren Statorschaufelreihen 17 sind an dem Innengehäuse 21 befestigt.
Das Auslassgehäuse 25 weist einen Diffusor 26 und ein Außengehäuse 30 auf.
Das Außengehäuse 30 umgibt den Turbinenrotor 11 und das Innengehäuse 21 und bildet einen zweiten Raum 30s, in den der durch den ersten Raum 21s strömende Dampf abgegeben wird, zwischen dem Innengehäuse 21 und dem Außengehäuse 30. Der zweite Raum 30s steht mit dem Diffusor 26 in Verbindung und erweitert sich auf der Außenumfangsseite des Diffusors 26 in der Umfangsrichtung Dc. Das Außengehäuse 30 leitet den Dampf, der von einem Diffusorraum 26s in den zweiten Raum 30s strömt, zu dem Auslassanschluss 31.
Das Außengehäuse 30 weist einen Auslassanschluss 31 auf einer ersten Seite (untere Seite in 1) in einer Richtung senkrecht zu der Achse Ar auf. Das in der Ausführungsform veranschaulichte Außengehäuse 30 ist vertikal nach unten offen. Die Dampfturbine ST der Ausführungsform ist eine sogenannte Kondensationsdampfturbine vom Abwärtsauslasstyp, und ein Kondensator (nicht dargestellt) zum Zurückführen von Dampf in Wasser ist mit dem Auslassanschluss 31 verbunden. Das Außengehäuse 30 in der Ausführungsform enthält jeweils eine stromabwärtige Endplatte 32, eine stromaufwärtige Endplatte 34 und eine seitliche Umfangsplatte 36.
Die stromabwärtige Endplatte 32 erweitert sich von der Kante eines Lagerkonus 29 auf der radialen Außenseite Dro zu der radialen Außenseite Dro und definiert die Kante des zweiten Raums 30s auf der axialen Stromabwärtsseite Dad.
Die stromaufwärtige Endplatte 34 ist so angeordnet, dass sie näher an der axialen Stromaufwärtsseite Dau als der Diffusor 26 liegt. Die stromaufwärtige Endplatte 34 erweitert sich von einer Außenumfangsfläche 21o des Innengehäuses 21 zu der radialen Außenseite Dro und definiert die Kante des zweiten Raums 30s auf der axialen Stromaufwärtsseite Dau.
Die seitliche Umfangsplatte 36 ist mit der stromabwärtigen Endplatte 32 und der stromaufwärtigen Endplatte 34 verbunden, erweitert sich in der Axialrichtung Da und erweitert sich in der Umfangsrichtung Dc um die Achse Ar und definiert die Kante des zweiten Raums 30s auf der radialen Außenseite Dro.
Der Diffusor 26 ist auf der axialen Stromabwärtsseite Dad des Innengehäuses 21 angeordnet und ermöglicht dem ersten Raum 21s und dem zweiten Raum 30s, miteinander in Verbindung zu stehen. Der Diffusor 26 bildet den ringförmigen Diffusorraum 26s, der sich in Richtung der axialen Stromabwärtsseite Dad graduell zu der radialen Außenseite erstreckt. Der Dampf, der aus einer Rotorschaufelreihe 13a letzter Stufe des Turbinenrotors 11 zu der axialen Stromabwärtsseite Dad hin ausströmt, strömt in den Diffusorraum 26s. Hier ist die Rotorschaufelreihe 13a letzter Stufe eine Rotorschaufelreihe 13, die auf der axialen stromabwärtigsten Seite Dad angeordnet ist, unter mehreren Rotorschaufelreihen 13, die in dem ersten Dampfturbinenabschnitt 10a enthalten sind.
Der Diffusor 26 enthält eine Strömungsführung (auch als eine Dampfführung oder ein Außendiffusor bezeichnet) 27, die die Kante des Diffusorraums 26s auf der radialen Außenseite Dro definiert, und den Lagerkonus (oder als ein Innendiffusor bezeichnet) 29, der die Kante des Diffusorraums 26s auf der radialen Innenseite Dri definiert.
Der Lagerkonus 29 ist in einer zylindrischen Form, die sich zu der axialen Stromabwärtsseite Dad erstreckt, gebildet, um mit einer Außenumfangsfläche 12a der Rotorwelle 12, die den ersten Raum 21s bildet, kontinuierlich zu sein. Der Lagerkonus 29 weist einen ringförmigen Querschnitt senkrecht zu der Achse Ar auf, und der Durchmesser davon erweitert sich in Richtung der axialen Stromabwärtsseite Dad graduell zu der radialen Außenseite Dro hin. Eine Endkante 29a des Lagerkonus 29 ist mit der stromabwärtigen Endplatte 32 des Außengehäuses 30 verbunden.
Die Strömungsführung 27 weist eine zylindrische Form, die sich von der Endkante des Innengehäuses 21 auf der axialen Stromabwärtsseite Dad zu der axialen Stromabwärtsseite Dad hin erstreckt, auf. Die Strömungsführung 27 weist einen ringförmigen Querschnitt senkrecht zu der Achse Ar auf, und der Durchmesser davon erweitert sich in Richtung der axialen Stromabwärtsseite Dad graduell. Die Strömungsführung 27 in der Ausführungsform ist mit dem Innengehäuse 21 verbunden.
2 ist eine Schnittansicht, in der die Strömungsführung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung vergrößert ist. 3 ist eine Schnittansicht, in der ein Dichtring gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung vergrößert ist.
Wie in 2 dargestellt, enthält die Strömungsführung 27 einen Flansch 41, eine Führungsplatte 42 und ein Innenelement 43.
Der Flansch 41 ist auf der radialen Außenseite Dro in Bezug auf die Rotorschaufelreihe 13a letzter Stufe des Turbinenrotors 11, der sich um die Achse Ar dreht, angeordnet. Die mehreren Flansche 41 sind in der Umfangsrichtung um die Achse Ar eingerichtet, um eine ringförmige Form zu bilden. Der Flansch 41 ist so gebildet, dass er länger in der Radialrichtung Dr als in der Axialrichtung Da ist. Der Flansch 41 weist mehrere Durchgangslöcher 41h, die in der Axialrichtung Da in Abständen in der Umfangsrichtung Dc durchdringen, auf. Der Flansch 41 wird an dem Endabschnitt des Innengehäuses 21 auf der axialen Stromabwärtsseite Dad befestigt, indem Befestigungselemente B wie Bolzen (siehe 1) in die Durchgangslöcher 41h eingesetzt werden.
Der Flansch 41 ist aus einem Metallmaterial wie Kohlenstoffstahl gebildet. Eine Ringnut 44 ist in dem Flansch 41 gebildet. Die Ringnut 44 ist auf der radialen Außenseite Dro von einer Innenumfangsfläche 45 des Flansches 41 ausgespart und erstreckt sich in der Umfangsrichtung Dc.
Die Ringnut 44 enthält einen ersten Nutabschnitt 47, der auf der radialen Innenseite Dri gebildet und zu der radialen Innenseite Dri hin offen ist, einen zweiten Nutabschnitt 48, der auf der radialen Außenseite Dro des ersten Nutabschnitts 47 gebildet ist, und eine Stopperfläche 46. Das Breitenmaß des zweiten Nutabschnitts 48 in der Axialrichtung Da ist breiter als das des ersten Nutabschnitts 47.
Wie in 3 dargestellt, ist die Stopperfläche 46 eine Fläche, die innerhalb der Ringnut 44 gebildet ist und der radialen Innenseite Dri zugewandt ist. Die Stopperfläche 46 kommt mit der radialen Positionierungsfläche des Innenelements 43 (wird später beschrieben) in Kontakt, um die Verschiebung des Innenelements 43 zu der radialen Innenseite Dri zu begrenzen. Die Stopperflächen 46 sind jeweils auf der axialen Stromaufwärtsseite Dau und auf der axialen Stromabwärtsseite Dad gebildet. Diese Stopperflächen 46 sind zwischen dem ersten Nutabschnitt 47 und dem zweiten Nutabschnitt 48 gebildet. Die in der Ausführungsform veranschaulichte Stopperfläche 46 ist so geneigt, dass sie von dem ersten Nutabschnitt 47 zu dem zweiten Nutabschnitt 48 hin auf der radialen Außenseite Dro angeordnet ist; die Stopperfläche 46 ist jedoch nicht auf diese Konfiguration beschränkt.
Die Führungsplatte 42 ist auf der axialen Stromabwärtsseite Dad in Bezug auf den Flansch 41 angeordnet. Die Führungsplatte 42 weist eine ringförmige Form basierend auf der Achse Ar auf. Die Führungsplatte 42 enthält einen stromaufwärtsseitigen Abschnitt 51 von Innenumfangsfläche, einen Abschnitt 52 mit vergrößertem Durchmesser und eine Rippe 53. Die Führungsplatte 42 kann beispielsweise aus rostfreiem (SUS) Stahl gebildet sein.
Der stromaufwärtsseitige Abschnitt 51 von Innenumfangsfläche ist ein Teil einer Innenumfangsfläche 42a der Führungsplatte 42, der auf der axialen Stromaufwärtsseite Dau angeordnet ist. Der stromaufwärtsseitige Abschnitt 51 von Innenumfangsfläche ist via einen geschweißten Abschnitt 54 an dem Flansch 41 befestigt (siehe 3). Der geschweißte Abschnitt 54 kann durch eine Kombination von Nutschweißen und Kehlnahtschweißen gebildet werden.
Der stromaufwärtsseitige Abschnitt 51 von Innenumfangsfläche weist einen konstanten Innendurchmesser an jeder Position in der Axialrichtung Da auf. Mit anderen Worten ist eine Innenumfangsfläche 51a des stromaufwärtsseitigen Abschnitts 51 von Innenumfangsfläche in einer zylindrischen Form parallel zu der Achse Ar gebildet. In der Ausführungsform ist die Länge des stromaufwärtsseitigen Abschnitts 51 von Innenumfangsfläche in der Axialrichtung Da kleiner als die Dicke des Flansches 41 in der Axialrichtung Da. Die Innenumfangsfläche 51a der Führungsplatte 42 und die Innenumfangsfläche 45 des Flansches 41 sind an derselben Position in der Radialrichtung Dr eingerichtet. Mit anderen Worten sind die Innenumfangsfläche 51a der Führungsplatte 42 und die Innenumfangsfläche 45 des Flansches 41 bündig zueinander angeordnet und so angeordnet, dass sie entlang der Achse Ar miteinander kontinuierlich sind.
Der Abschnitt 52 mit vergrößertem Durchmesser ist so gebildet, dass er näher an der axialen Stromabwärtsseite Dad als der stromaufwärtsseitige Abschnitt 51 von Innenumfangsfläche liegt. Der Innendurchmesser des Abschnitts 52 mit vergrößertem Durchmesser nimmt in Richtung der axialen Stromabwärtsseite Dad graduell um die Achse Ar zu. Die Form des Querschnitts der Führungsplatte 42 entlang der virtuellen Ebene einschließlich der Achse Ar ist in einer gekrümmten Form, die zu der Seite der Achse Ar hin konvex ist, gebildet.
Die Rippe 53 erstreckt sich von der Außenumfangsfläche des stromaufwärtsseitigen Abschnitts 51 von Innenumfangsfläche und des Abschnitts 52 mit vergrößertem Durchmesser zu der radialen Außenseite Dro. Die mehreren Rippen 53 sind in Abständen in der Umfangsrichtung Dc vorgesehen. Die Rippe 53 ist beispielsweise vorgesehen, um die Steifigkeit oder Festigkeit des stromaufwärtsseitigen Abschnitts 51 von Innenumfangsfläche und des Abschnitts 52 mit vergrößertem Durchmesser zu verbessern.
Das Innenelement 43 ist so angebracht, dass es die Innenumfangsfläche 45 des Flansches 41 bedeckt. Das in der Ausführungsform veranschaulichte Innenelement 43 weist eine Funktion des Unterdrückens von Austreten von Dampf zwischen dem Flansch 41 und der Rotorschaufelreihe 13a letzter Stufe in der Radialrichtung Dr auf. Wie in 3 dargestellt, enthält das Innenelement 43 einen eingepassten Abschnitt 61, einen Abdeckabschnitt 62, eine Rippe 63 und einen elastischen Körper 64.
Der eingepasste Abschnitt 61 tritt in die Ringnut 44 des Flansches 41 ein. Der eingepasste Abschnitt 61 ist so gebildet, dass er von dem Abdeckabschnitt 62 zu der radialen Außenseite Dro vorsteht. Der eingepasste Abschnitt 61 enthält einen ersten eingepassten Abschnitt 66, einen zweiten eingepassten Abschnitt 65 und eine radiale Positionierungsfläche 67.
Der erste eingepasste Abschnitt 66 ist an derselben Position wie der erste Nutabschnitt 47 in der Radialrichtung Dr angeordnet. Die Länge des ersten eingepassten Abschnitts 66 in der Radialrichtung Dr ist geringfügig länger als die Länge des ersten Nutabschnitts 47 in der Radialrichtung Dr. Das Breitenmaß des ersten eingepassten Abschnitts 66 in der Axialrichtung Da ist geringfügig schmaler als das Breitenmaß des ersten Nutabschnitts 47 in der Axialrichtung Da.
Der zweite eingepasste Abschnitt 65 ist auf der radialen Außenseite Dro des ersten eingepassten Abschnitts 66 positioniert. Der zweite eingepasste Abschnitt 65 ist an derselben Position wie der zweite Nutabschnitt 48 in der Radialrichtung Dr angeordnet. Die Länge des zweiten eingepassten Abschnitts 65 in der Radialrichtung Dr ist geringfügig kürzer als die Länge des zweiten Nutabschnitts 48 in der Radialrichtung Dr. Das Breitenmaß des zweiten eingepassten Abschnitts 65 in der Axialrichtung Da ist geringfügig schmaler als das Breitenmaß des zweiten Nutabschnitts 48 in der Axialrichtung Da. Das Breitenmaß des zweiten eingepassten Abschnitts 65 ist breiter als das Breitenmaß des ersten eingepassten Abschnitts 66. Der zweite eingepasste Abschnitt 65 ist mit einem ausgesparten Abschnitt 68 zur Aufnahme zum Aufnehmen und Positionieren des elastischen Körpers 64 auf der Fläche, die der radialen Außenseite Dro zugewandt ist, gebildet.
Die radiale Positionierungsfläche 67 ist zwischen dem ersten eingepassten Abschnitt 66 und dem zweiten eingepassten Abschnitt 65 gebildet und der radialen Innenseite zugewandt. Die radiale Positionierungsfläche 67 ist eine geneigte Fläche, die der Stopperfläche 46 der oben beschriebenen Ringnut 44 zugewandt ist.
Der Abdeckabschnitt 62 ist der Innenumfangsfläche 45 des Flansches 41 in der Radialrichtung Dr zugewandt. Der Abdeckabschnitt 62 bedeckt mindestens Teile der Innenumfangsfläche 45 des Flansches 41 und der Innenumfangsfläche 42a der Führungsplatte 42, die einem Spitzenabschnitt (Rotorschaufelspitze) 13at der Rotorschaufelreihe 13a letzter Stufe in der Radialrichtung Dr zugewandt sind. Der Abdeckabschnitt 62 in der Ausführungsform ist einem Teil auf der axialen Stromaufwärtsseite Dau der Innenumfangsfläche 51a des stromaufwärtsseitigen Abschnitts 51 von Innenumfangsfläche der Führungsplatte 42 in der Radialrichtung Dr zugewandt. Mit anderen Worten bedeckt der Abdeckabschnitt 62 einen Teil auf der axialen Stromaufwärtsseite Dau des stromaufwärtsseitigen Abschnitts 51 von Innenumfangsfläche von der radialen Innenseite Dri. Dementsprechend wird der oben beschriebene geschweißte Abschnitt 54 auch mit dem Abdeckabschnitt 62 von der radialen Innenseite Dri bedeckt.
Der Abdeckabschnitt 62 weist eine geneigte Fläche 69 an dem Endabschnitt auf der axialen Stromabwärtsseite Dad der Innenumfangsfläche, die der radialen Innenseite Dri zugewandt ist, auf. Die geneigte Fläche 69 ist in Richtung der axialen Stromabwärtsseite Dad graduell zu der radialen Außenseite Dro hin geneigt. Die geneigte Fläche 69 erreicht die stromabwärtsseitige Endfläche 70, die die Endfläche auf der axialen Stromabwärtsseite Dad des Abdeckabschnitts 62 ist. Die geneigte Fläche 69 enthält eine Verlängerungslinie TLE einer Tangentenlinie TL einer Position der axialen stromaufwärtigsten Seite Dau auf einer Innenumfangsfläche 52a des Abschnitts 52 mit vergrößertem Durchmesser innerhalb der virtuellen Ebene (das heißt der Querschnitt entlang der virtuellen Ebene einschließlich der Achse Ar) einschließlich der in 3 dargestellten Achse Ar. Genauer gesagt, wenn die radiale Positionierungsfläche 37 des Innenelements 43 und die Stopperfläche 46 miteinander in Kontakt stehen, enthält die geneigte Fläche 69 die Verlängerungslinie TLE der Tangentenlinie TL.
Der Abdeckabschnitt 62 ist aus einem Material mit einer höheren Erosionsbeständigkeit bezüglich Dampf und Dampfabfluss als die des Flansches 41 gebildet. In der Ausführungsform ist das gesamte Innenelement 43 aus dem gleichen Material wie das des Abdeckabschnitts 62 gebildet. Als ein Material mit einer höheren Erosionsbeständigkeit bezüglich Dampf und Dampfabfluss als die des Flansches 41 kann beispielsweise 12-Chrom- (Cr) -stahl verwendet werden.
Die Rippe 63 erstreckt sich von dem Abdeckabschnitt 62 zu der radialen Innenseite Dri hin. Die Rippe 63 wird beispielsweise durch Bearbeitung oder dergleichen integral mit dem Abdeckabschnitt 62 gebildet. Der Spitzenabschnitt der Rippe 63 ist mit einem kleinen Abstand so angeordnet, dass die Rippe 63 und die Rotorschaufelreihe 13a letzter Stufe nicht miteinander in Kontakt kommen, während der Abstandsstrom mit dem Spitzenabschnitt 13at der Rotorschaufelreihe 13a letzter Stufe auf der radialen Außenseite Dro unterdrückt wird. Hier gibt es einen Fall, in dem das Innenelement 43 mit der Rippe 63 als „Dichtring“ bezeichnet wird. Die Rippe 63 kann nach Bedarf vorgesehen werden. Beispielsweise kann die Rippe 63 in einem Fall, in dem das Innenelement 43 nicht die Funktion des Unterdrückens des Austretens von Dampf zwischen dem Flansch 41 und der Rotorschaufelreihe 13a letzter Stufe in der Radialrichtung Dr aufweist, weggelassen werden.
Die elastischen Körper 64 sind an zwei Stellen in Abständen in der Axialrichtung Da vorgesehen. Die elastischen Körper 64 drücken den eingepassten Abschnitt 61 ständig zu der radialen Innenseite Dri. Der in 3 dargestellte elastische Körper 64 veranschaulicht eine Schraubenfeder, aber jeder elastische Körper wie beispielsweise eine Federplatte kann verwendet werden, solange es möglich ist, den eingepassten Abschnitt 61 zu der radiale Innenseite Dri zu drücken.
4 ist ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung einer Strömungsführung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.
Wie in 4 dargestellt, werden in einem Fall des Herstellens der oben beschriebenen Strömungsführung 27 ein Vorbereitungsschritt (Schritt S01) und ein Montageschritt (Schritt S02) durchgeführt.
In dem Vorbereitungsschritt werden der Flansch 41, die Führungsplatte 42 und das Innenelement 43 vorbereitet. In der Ausführungsform besteht beispielsweise der Flansch 41 aus Kohlenstoffstahl, ist die Führungsplatte 42 aus 12-Chromstahl gebildet und ist das Innenelement 43 aus rostfreiem Stahl gebildet. Darüber hinaus werden in dem Vorbereitungsschritt der Flansch 41 und die Führungsplatte 42 durch den geschweißten Abschnitt 54 befestigt. Zu diesem Zeitpunkt sind der Flansch 41, die Führungsplatte 42 und das Innenelement 43 jeweils nicht in einer ringförmigen Form um die Achse Ar gebildet.
In dem Montageschritt wird der eingepasste Abschnitt 61 des Innenelements 43 in die Ringnut 44 des Flansches 41 eingesetzt. Insbesondere wird der eingepasste Abschnitt 61 des Innenelements 43 zusammen mit dem elastischen Körper 64 in der Umfangsrichtung Dc in die Ringnut 44 des Flansches 41 eingesetzt. Danach wird die Baugruppe mit dem eingepassten Abschnitt 61, der in die Ringnut 44 eingesetzt ist, durch die Befestigungselemente B wie Bolzen an dem Innengehäuse 21 so befestigt, dass sie in der Umfangsrichtung Dc ausgerichtet ist, um eine ringförmige Form zu bilden.
In der oben beschriebenen ersten Ausführungsform ist der Abdeckabschnitt 62 des Innenelements 43 so angeordnet, dass er der Innenumfangsfläche 45 des Flansches 41 in der Radialrichtung Dr zugewandt ist, und bedeckt mindestens den Raum von einer Kante 45a auf der axialen Stromaufwärtsseite Dau bis zu einer Kante 45b auf der axialen Stromabwärtsseite Dad auf der Innenumfangsfläche 45 des Flansches 41. Der Abdeckabschnitt 62 ist aus einem Material mit einer höheren Erosionsbeständigkeit als die des Flansches 41 gebildet. Daher kann, während die Rippe 63 des Innenelements 43 das Austreten des Stroms, der zwischen dem Flansch 41 und dem Spitzenabschnitt 13at der Rotorschaufelreihe 13a letzter Stufe strömt, verringert, der Abdeckabschnitt 62 des Innenelements 43 den Kontakt des Dampfabflusses mit dem Flansch 41 unterdrücken.
Infolgedessen ist es im Vergleich zu einem Fall, in dem der Flansch 41 selbst aus einem Material mit einer höheren Erosionsbeständigkeit gebildet ist, während die Herstellungskosten und die Reparaturkosten der Strömungsführung 27 unterdrückt werden, möglich, die Erosion des Flansches 41 zu unterdrücken und das Reparaturintervall zu verlängern.
Darüber hinaus kann der Abdeckabschnitt 62 so installiert werden, dass er sich über die Innenumfangsfläche 45 des Flansches 41 und die Innenumfangsfläche 42a der Führungsplatte 42 erstreckt. Daher kann Erosion mit dem Verbindungsteil zwischen dem Flansch 41 und der Führungsplatte 42 und mit dem stromaufwärtsseitigen Abschnitt 51 von Innenumfangsfläche der Führungsplatte 42 jeweils unterdrückt werden.
Der geschweißte Abschnitt 54 kann von der radialen Innenseite durch den Abdeckabschnitt 62 bedeckt werden. Daher kann die Erosion des geschweißten Abschnitts 54 unterdrückt werden.
Darüber hinaus enthält die geneigte Fläche 69 die Verlängerungslinie TLE der Tangentenlinie TL innerhalb der virtuellen Ebene einschließlich der Achse Ar an der Position des Abschnitts 52 mit vergrößertem Durchmesser auf der axialen stromaufwärtigsten Seite Dau. Daher ist es auf der axialen Stromabwärtsseite Dad der Rotorschaufelreihe 13a letzter Stufe möglich, Auftreten von Delaminierung zu unterdrücken und den Druck des Hauptstroms des Dampfes von einer Kante 69a der geneigten Fläche 69 auf der axialen Stromaufwärtsseite Dau zu der axialen Stromabwärtsseite Dad reibungslos wiederzugewinnen.
In der oben beschriebenen ersten Ausführungsform ist der elastische Körper 64, der das Innenelement 43 zu der radialen Innenseite Dri drückt, vorgesehen. In einem Fall, in dem der Spitzenabschnitt 13at der Rotorschaufelreihe 13a letzter Stufe mit der Rippe 63 in Kontakt kommt und die Kraft, mit der die Rotorschaufelreihe 13a letzter Stufe die Rippe 63 drückt, größer als die Kraft, mit der der elastische Körper 64 das Innenelement 43 drückt, wird, ist es daher möglich, das Innenelement 43 zu der radialen Außenseite Dro zu verschieben.
Darüber hinaus weist der eingepasste Abschnitt 61 des Innenelements 43 die radiale Positionierungsfläche 67, die der radialen Innenseite Dri zugewandt ist, auf und weist die Ringnut 44 die Stopperfläche 46, die der radialen Außenseite Dro zugewandt ist und mit der radialen Positionierungsfläche 67 in Kontakt steht, auf, und dementsprechend ist es möglich, das Innenelement 43 zu positionieren, während das Innenelement 43 zu der radialen Außenseite Dro verschoben werden kann. Wenn darüber hinaus die radiale Positionierungsfläche 67 und die Stopperfläche 46 miteinander in Kontakt stehen, enthält die geneigte Fläche 69 die Verlängerungslinie TLE der Tangentenlinie TL der Führungsplatte 42 auf der axialen Stromaufwärtsseite Dau, und dementsprechend ist es, wenn sich die Dampfturbine ST in stabilem Betrieb befindet, möglich, den Druck des Hauptstroms des Dampfes von der Kante 69a der geneigten Fläche 69 auf der axialen Stromaufwärtsseite Dau zu der axialen Stromabwärtsseite Dad hin reibungslos wiederzugewinnen.
Da die Dampfturbine ST die Strömungsführung 27 der oben beschriebenen ersten Ausführungsform enthält, kann das Intervall zum Reparieren der Strömungsführung 27 verlängert werden, und somit kann die Belastung für den Betreiber, der die Dampfturbine ST repariert, verringert werden.
Darüber hinaus muss in einem Fall des Herstellens der Strömungsführung 27 der eingepasste Abschnitt 61 des Innenelements 43 nur in die Ringnut 44 des Flansches 41 eingesetzt werden, und somit kann die Strömungsführung 27 leicht hergestellt werden. Selbst wenn die Erosion des Innenelements 43 fortschreitet und das Innenelement 43 ersetzt wird, kann das Innenelement 43 an dem Flansch 41 angebracht werden, indem einfach das Innenelement 43 vorbereitet und der eingepasste Abschnitt 61 in die Ringnut 44 des Flansches 41 eingesetzt wird.
(Zweite Ausführungsform)
Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der oben beschriebenen ersten Ausführungsform nur durch das Innenelement. Daher erhalten die gleichen Teile wie die in der ersten Ausführungsform die gleichen Bezugszeichen, und doppelte Beschreibung wird weggelassen.
5 ist eine Schnittansicht entsprechend 3 in der zweiten Ausführungsform der Erfindung. Wie in 5 dargestellt, enthält eine Strömungsführung 27B der zweiten Ausführungsform den Flansch 41, die Führungsplatte 42 und ein Innenelement 43B. Eine Ringnut 44 ist in dem Flansch 41 gebildet.
Die Ringnut 44 enthält den ersten Nutabschnitt 47, den zweiten Nutabschnitt 48 und eine Stopperfläche 46B.
Die Stopperfläche 46B ist eine Fläche, die innerhalb der Ringnut 44 gebildet ist und der radialen Innenseite Dri zugewandt ist. Da die Stopperfläche 46B mit einer radialen Positionierungsfläche 67B des Innenelements 43B in Kontakt kommt, wird die Verschiebung des Innenelements 43B zu der radialen Innenseite Dri begrenzt. Die Stopperflächen 46B sind jeweils auf der axialen Stromaufwärtsseite Dau und auf der axialen Stromabwärtsseite Dad gebildet. Die Stopperflächen 46B sind zwischen dem ersten Nutabschnitt 47 und dem zweiten Nutabschnitt 48 gebildet. Die in der zweiten Ausführungsform veranschaulichte Stopperfläche 46B erstreckt sich in der Axialrichtung Da.
Das Innenelement 43B ist so angebracht, dass es die Innenumfangsfläche 45 des Flansches 41 bedeckt. Ähnlich dem Innenelement 43 der ersten Ausführungsform weist das Innenelement 43B eine Funktion des Unterdrückens des Austretens von Dampf zwischen dem Flansch 41 und der Rotorschaufelreihe 13B letzter Stufe in der Radialrichtung Dr auf.
Das Innenelement 43B enthält den eingepassten Abschnitt 61, einen Abdeckabschnitt 62B, eine Rippe 63B und den elastischen Körper 64.
Der eingepasste Abschnitt 61 weist die gleiche Konfiguration wie der der ersten Ausführungsform auf und tritt in die Ringnut 44 des Flansches 41 ein. Der eingepasste Abschnitt 61 ist so gebildet, dass er von dem Abdeckabschnitt 62B zu der radialen Außenseite Dro vorsteht. Der eingepasste Abschnitt 61 enthält den ersten eingepassten Abschnitt 66, den zweiten eingepassten Abschnitt 65 und die radiale Positionierungsfläche 67B.
Von den zwischen dem ersten eingepassten Abschnitt 66 und der Ringnut 44 gebildeten Abständen ist die Größe eines auf der axialen Stromabwärtsseite Dad gebildeten Abstands G2 schmaler als die Größe eines auf der axialen Stromaufwärtsseite Dau gebildeten Abstands G1. Die zweite Ausführungsform veranschaulicht einen Fall, in dem die Größe des auf der axialen Stromabwärtsseite Dad gebildeten Abstands G2 Null ist.
Der Abdeckabschnitt 62B ist der Innenumfangsfläche 45 des Flansches 41 in der Radialrichtung Dr zugewandt. Der Abdeckabschnitt 62B bedeckt mindestens Teile der Innenumfangsfläche 45 des Flansches 41 und der Innenumfangsfläche 42a der Führungsplatte 42, die dem Spitzenabschnitt (Rotorschaufelspitze) 13at der Rotorschaufelreihe 13a letzter Stufe in der Radialrichtung Dr zugewandt sind.
Der Abdeckabschnitt 62B in der zweiten Ausführungsform ist einem Teil der Innenumfangsfläche 51a der Führungsplatte 42 auf der axialen Stromaufwärtsseite Dau des stromaufwärtsseitigen Abschnitts 51 von Innenumfangsfläche in der Radialrichtung Dr zugewandt. Mit anderen Worten bedeckt der Abdeckabschnitt 62B einen Teil des stromaufwärtsseitigen Abschnitts 51 von Innenumfangsfläche auf der axialen Stromaufwärtsseite Dau von der radialen Innenseite Dri. Dementsprechend wird der oben beschriebene geschweißte Abschnitt 54 auch von der radialen Innenseite Dri mit dem Abdeckabschnitt 62B bedeckt.
Der Abdeckabschnitt 62B weist die geneigte Fläche 69 an dem Endabschnitt auf der axialen Stromabwärtsseite Dad einer Innenumfangsfläche 62a, die der radialen Innenseite Dri zugewandt ist, auf. Die geneigte Fläche 69 ist in Richtung der axialen Stromabwärtsseite Dad graduell zu der radialen Außenseite Dro hin geneigt. Die geneigte Fläche 69 erreicht die stromabwärtsseitige Endfläche 70, die die Endfläche des Abdeckabschnitts 62B auf der axialen Stromabwärtsseite Dad ist. Die geneigte Fläche 69 enthält die Verlängerungslinie TLE der Tangentenlinie TL an einer Position der Innenumfangsfläche 52a des Abschnitts 52 mit vergrößertem Durchmesser auf der axialen stromaufwärtigsten Seite Dau innerhalb der virtuellen Ebene (das heißt der Querschnitt entlang der virtuellen Ebene einschließlich der Achse Ar) einschließlich der in 5 dargestellten Achse Ar.
Der Abdeckabschnitt 62B weist eine gekrümmte Fläche 72 zwischen der Innenumfangsfläche 62a und einer Endfläche 71 auf der axialen Stromaufwärtsseite Dau des Abdeckabschnitts 62B in der Axialrichtung Da auf. Genauer gesagt ist zwischen der Endfläche 71 und einem Teil, der sich in der Axialrichtung Da auf der axialen Stromaufwärtsseite Dau von der geneigten Fläche 69 auf der Innenumfangsfläche 62a erstreckt, die gekrümmte Fläche 72, die in einer konvexen Form nach außen gebildet ist, vorgesehen. Die gekrümmte Fläche 72 kann einen konstanten Krümmungsradius aufweisen oder kann durch Kombinieren mehrerer gekrümmter Flächen mit unterschiedlichen Krümmungsradien gebildet werden.
Der Abdeckabschnitt 62B ist aus einem Material mit einer höheren Erosionsbeständigkeit bezüglich Dampf und Dampfabfluss als die des Flansches 41 gebildet. Ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform kann in einem Fall, in dem der Flansch 41 ein Metallmaterial wie Kohlenstoffstahl ist, beispielsweise 12-Chrom- (Cr) -stahl als das Material mit einer höheren Erosionsbeständigkeit bezüglich Dampf und Dampfabfluss als die des Flansches 41 verwendet werden.
Die Rippe 63B erstreckt sich von dem Abdeckabschnitt 62B zu der radialen Innenseite Dri hin. Die Rippe 63B wird durch Bearbeitung oder dergleichen integral mit dem Abdeckabschnitt 62B gebildet. Mit anderen Worten sind die Rippe 63B und der Abdeckabschnitt 62B aus dem gleichen Metallmaterial gebildet und sind ohne eine Anschlussfläche miteinander kontinuierlich.
Der Spitzenabschnitt der Rippe 63B ist mit einem kleinen Abstand so angeordnet, dass die Rippe 63B und die Rotorschaufelreihe 13a letzter Stufe nicht miteinander in Kontakt kommen, während der Abstandsstrom mit dem Spitzenabschnitt 13at der Rotorschaufelreihe 13a letzter Stufe auf der radialen Außenseite Dro unterdrückt wird.
Die Rippe 63B ist so angeordnet, dass sie näher an der axialen Stromaufwärtsseite Dau als die Mittelposition C zwischen der Endfläche 71 des Abdeckabschnitts 62B auf der axialen Stromaufwärtsseite Dau und der Endfläche 70 des Abdeckabschnitts 62B auf der axialen Stromabwärtsseite Dad in der Axialrichtung Da liegt. Bei der Rippe 63B der zweiten Ausführungsform ist ein Fall, in dem die Rippe 63B so angeordnet ist, dass sie näher an der axialen Stromaufwärtsseite Dau als eine Mittelposition 13c des Spitzenabschnitts 13at der Rotorschaufelreihe 13a letzter Stufe in der Axialrichtung Da liegt, weiter veranschaulicht.
Die Erfindung ist nicht auf jede der oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, und verschiedene Modifikationen sind in den oben beschriebenen Ausführungsformen, ohne vom Geist der Erfindung abzuweichen, enthalten. Mit anderen Worten sind die in den Ausführungsformen beschriebenen spezifischen Formen oder Konfigurationen lediglich Beispiele und können geeignet geändert werden.
Die Dampfturbinen der oben beschriebenen Ausführungsformen sind alle vom Abwärtsauslasstyp, können jedoch vom Seitenauslasstyp sein.
Die Dampfturbinen der oben beschriebenen Ausführungsformen sind alle vom zweigeteilten Auslasstyp, aber die vorliegende Erfindung kann auf eine Dampfturbine, die den Auslass nicht teilt, angewendet werden.
Industrielle Anwendbarkeit
Gemäß der Strömungsführung, der Dampfturbine, dem Innenelement und dem Verfahren des Bildens einer Strömungsführung ist es möglich, das Reparaturintervall zu verlängern, während die Herstellungskosten und die Reparaturkosten unterdrückt werden.
Bezugszeichenliste

10a: erster Dampfturbinenabschnitt
10b: zweiter Dampfturbinenabschnitt
11: Turbinenrotor (Dampfturbinenrotor)
12: Rotorwelle
12a: Außenumfangsfläche
13: Rotorschaufelreihe
13a: Rotorschaufelreihe letzter Stufe
13at: Spitzenabschnitt (Rotorschaufelspitze)
17: Statorschaufelreihe
18: Lager
19: Dampfeinlasskanal
20: Gehäuse
21: Innengehäuse
21o: Außenumfangsfläche
21s: erster Raum
25: Auslassgehäuse
26: Diffusor
26s: Diffusorraum
27: Strömungsführung
29: Lagerkonus
29a: Endkante
30: Außengehäuse
30s: zweiter Raum
31: Auslassanschluss
32: stromabwärtige Endplatte
34: stromaufwärtige Endplatte
36: seitliche Umfangsplatte
37: Fläche
41: Flansch
41h: Durchgangsloch
42: Führungsplatte
42a: Innenumfangsfläche
43, 43B: Innenelement
44: Ringnut
45: Innenumfangsfläche
45a: Kante
45b: Kante
46, 46B: Stopperfläche
47: erster Nutabschnitt
48: zweiter Nutabschnitt
51: stromaufwärtsseitiger Abschnitt von Innenumfangsfläche
51a: Innenumfangsfläche
52: Abschnitt mit vergrößertem Durchmesser
52a: Innenumfangsfläche
53: Rippe
54: geschweißter Abschnitt
61: eingepasster Abschnitt
62, 62B: Abdeckabschnitt
63, 63B: Rippe
64: elastischer Körper
65: zweiter eingepasster Abschnitt
66: erster eingepasster Abschnitt
67, 67B: radiale Positionierungsfläche
68: ausgesparter Abschnitt zur Aufnahme
69: geneigte Fläche
69a: Kante
70: stromabwärtsseitige Endfläche

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2018133119 [0002]

Claims

Strömungsführung, umfassend: einen Flansch, der auf einer radialen Außenseite basierend auf einer Achse in Bezug auf eine Rotorschaufelreihe letzter Stufe eines Dampfturbinenrotors, der sich um die Achse dreht, angeordnet ist; eine Führungsplatte, die eine ringförmige Form basierend auf der Achse bildet, sich in Richtung einer axialen Stromabwärtsseite, die eine erste Seite in einer Axialrichtung, in der sich die Achse erstreckt, ist, graduell zu der radialen Außenseite erweitert und auf der axialen Stromabwärtsseite, die die erste Seite in der Axialrichtung, in der sich die Achse erstreckt, ist, in Bezug auf den Flansch angeordnet ist; und ein Innenelement, das so angebracht ist, dass es eine Innenumfangsfläche des Flansches bedeckt, wobei eine Ringnut, die von der Innenumfangsfläche des Flansches zu der radialen Außenseite ausgespart ist und sich in einer Umfangsrichtung basierend auf der Achse erstreckt, in dem Flansch gebildet ist, wobei das Innenelement einen eingepassten Abschnitt, der in die Ringnut eintritt, und einen Abdeckabschnitt, der der Innenumfangsfläche des Flansches in einer Radialrichtung zugewandt ist, enthält, und wobei der Abdeckabschnitt mindestens Teile der Innenumfangsfläche des Flansches und einer Innenumfangsfläche der Führungsplatte, die einer Rotorschaufelspitze der Rotorschaufelreihe letzter Stufe in der Radialrichtung zugewandt sind, bedeckt und aus einem Material mit einer höheren Erosionsbeständigkeit in Bezug auf Dampf und Dampfabfluss als die des Flansches gebildet sind.
Strömungsführung nach Anspruch 1, wobei der Abdeckabschnitt einem stromaufwärtsseitigen Abschnitt von Innenumfangsfläche, der ein Teil auf einer axialen Stromaufwärtsseite der Innenumfangsfläche auf der Führungsplatte ist, in der Radialrichtung zugewandt ist und auch den stromaufwärtsseitigen Abschnitt von Innenumfangsfläche bedeckt.
Strömungsführung nach Anspruch 2, ferner umfassend: einen geschweißten Abschnitt, der den Flansch und die Führungsplatte verbindet.
Strömungsführung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Führungsplatte einen Abschnitt mit vergrößertem Durchmesser, von dem ein Innendurchmesser in Richtung der axialen Stromabwärtsseite graduell zunimmt, auf der axialen Stromabwärtsseite des stromaufwärtsseitigen Abschnitts von Innenumfangsfläche aufweist, wobei der stromaufwärtsseitige Abschnitt von Innenumfangsfläche der Führungsplatte einen konstanten Innendurchmesser an jeder Position in der Axialrichtung aufweist, wobei der Abdeckabschnitt eine geneigte Fläche, die sich in Richtung der axialen Stromabwärtsseite graduell zu der radialen Außenseite erstreckt, aufweist, und wobei sich die geneigte Fläche zu einer stromabwärtsseitigen Endfläche, die eine Endfläche des Abdeckabschnitts auf der axialen Stromabwärtsseite ist, erstreckt und eine Verlängerungslinie einer Tangentenlinie innerhalb einer virtuellen Ebene, die sich an einer Position auf der axialen stromaufwärtigsten Seite in einer Innenumfangsfläche des Abschnitts mit vergrößertem Durchmesser befindet, einschließlich der Achse aufweist.
Strömungsführung nach Anspruch 4, ferner umfassend: einen elastischen Körper, der in der Ringnut angeordnet ist und das Innenelement zu der radialen Außenseite drückt, wobei der eingepasste Abschnitt eine radiale Positionierungsfläche, die einer radialen Innenseite zugewandt ist, aufweist, wobei die Ringnut eine Stopperfläche, die der radialen Außenseite zugewandt ist und mit der radialen Positionierungsfläche in Kontakt steht, aufweist, und wobei, wenn die radiale Positionierungsfläche und die Stopperfläche miteinander in Kontakt stehen, die geneigte Fläche die Verlängerungslinie der Tangentenlinie enthält.
Strömungsführung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Innenelement eine Rippe, die sich von einer Innenumfangsfläche des Abdeckabschnitts, die der Rotorschaufelspitze zugewandt ist, zu der radialen Innenseite hin erstreckt, enthält.
Dampfturbine, umfassend: die Strömungsführung nach einem der Ansprüche 1 bis 6; den Dampfturbinenrotor; und ein Gehäuse, das eine zylindrische Form um die Achse aufweist, in dem der Dampfturbinenrotor auf einer radialen Innenseite angeordnet ist und an dem die Strömungsführung angebracht ist.
Verfahren zur Herstellung einer Strömungsführung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, umfassend: einen Vorbereitungsschritt des Vorbereitens des Flansches, der Führungsplatte und des Innenelements; und einen Montageschritt des Einsetzens des eingepassten Abschnitts des Innenelements in die Ringnut des Flansches.
Strömungsführung nach Anspruch 6, wobei die Rippe so angeordnet ist, dass sie näher an der axialen Stromaufwärtsseite als eine Mittelposition in einer Axialrichtung zwischen einer Endfläche auf der axialen Stromaufwärtsseite des Abdeckabschnitts und einer Endfläche auf der axialen Stromabwärtsseite des Abdeckabschnitts liegt.
Strömungsführung nach Anspruch 6 oder 9, wobei sich die Rippe von dem Abdeckabschnitt zu einer radialen Innenseite hin erstreckt und integral mit dem Abdeckabschnitt gebildet ist.
Strömungsführung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 9 und 10, wobei der eingepasste Abschnitt enthält: einen ersten eingepassten Abschnitt, und einen zweiten eingepassten Abschnitt, der auf der radialen Außenseite des ersten eingepassten Abschnitts positioniert ist und ein Breitenmaß, das breiter als das des ersten eingepassten Abschnitts ist, aufweist, und wobei von zwischen dem ersten eingepassten Abschnitt und der Ringnut gebildeten Abständen ein auf der axialen Stromabwärtsseite gebildeter Abstand schmaler als ein auf der axialen Stromaufwärtsseite gebildeter Abstand ist.
Ein Innenelement, das so angebracht ist, dass es eine Innenumfangsfläche eines Flansches, der auf einer radialen Außenseite basierend auf einer Achse in Bezug auf eine Rotorschaufelreihe letzter Stufe eines Dampfturbinenrotors, der sich um die Achse dreht, angeordnet ist, bedeckt, wobei das Innenelement umfasst: einen eingepassten Abschnitt, der in eine Ringnut des Flansches eintritt; einen Abdeckabschnitt, der der Innenumfangsfläche des Flansches in einer Radialrichtung zugewandt ist; und eine Rippe, die sich von einer Innenumfangsfläche des Abdeckabschnitts, die einer Rotorschaufelspitze der Rotorschaufelreihe letzter Stufe zugewandt ist, zu einer Innenseite in der Radialrichtung hin auf der Innenumfangsfläche des Abdeckabschnitts erstreckt, wobei der Abdeckabschnitt so gebildet ist, dass er mindestens Teile der Innenumfangsfläche des Flansches und einer Innenumfangsfläche der auf einer axialen Stromabwärtsseite in Bezug auf den Flansch angeordneten Führungsplatte, die der Rotorschaufelspitze der Rotorschaufelreihe letzter Stufe in der Radialrichtung zugewandt sind, bedeckt, und wobei die Rippe so angeordnet ist, dass sie näher an einer Stromaufwärtsseite als eine Mittelposition in einer Axialrichtung zwischen einer Endfläche auf einer axialen Stromaufwärtsseite des Abdeckabschnitts und einer Endfläche der axialen Stromabwärtsseite des Abdeckabschnitts liegt.
Innenelement nach Anspruch 12, wobei der Abdeckabschnitt eine geneigte Fläche, die sich in Richtung der axialen Stromabwärtsseite graduell zu der radialen Außenseite erstreckt, aufweist.
Strömungsführung nach Anspruch 12 oder 13, wobei sich die Rippe von dem Abdeckabschnitt zu einer radialen Innenseite hin erstreckt und integral mit dem Abdeckabschnitt gebildet ist.
Innenelement nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei eine gekrümmte Fläche, die zu einer Außenseite hin konvex ist, zwischen der Innenumfangsfläche des Abdeckabschnitts und der Endfläche auf der axialen Stromaufwärtsseite vorgesehen ist.
Innenelement nach einem der Ansprüche 12 bis 15, wobei der Abdeckabschnitt aus einem Material mit einer höheren Erosionsbeständigkeit bezüglich Dampf und Dampfabfluss als die des Flansches gebildet ist.