JP2005233154A

JP2005233154A - Steam turbine

Info

Publication number: JP2005233154A
Application number: JP2004046405A
Authority: JP
Inventors: Yasunori Iwai; 井保憲岩; Yoshiki Niizeki; 関良樹新; Yushi Saeki; 伯祐志佐; Masashi Tsutsui; 井政司筒
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Industrial Technology Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Industrial Technology Corp
Priority date: 2004-02-23
Filing date: 2004-02-23
Publication date: 2005-09-02

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-performance steam turbine in which a pressure loss in a downward discharging exhaust-hood is reduced. <P>SOLUTION: In the steam turbine, annular diffusers 21a, 21b are provided to the downstream of the final stage in the inside of a low-pressure exhaust hood made of internal casings 7, 8, and external casings 1, 2, and tip-flow guides 9, 10 are provided which demarcates the periphery of the diffusers. The tip-flow guides are formed asymmetrical in the upper-half and the lower half. The axial length of the tip-flow guide upper-half 9 is larger than that of the tip-flow guide lower-half 10. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、排気側の圧力損失を低減して高効率を実現しうる蒸気タービンに関するものである。 The present invention relates to a steam turbine that can achieve high efficiency by reducing pressure loss on the exhaust side.

火力発電所などで用いられる蒸気タービンの効率を向上させることは、エネルギー資源の有効利用、ＣＯ_２排出量の削減のための重要な課題となっている。蒸気タービンの効率向上は、与えられたエネルギーを有効に機械仕事に変換することであり、このためには様々な内部損失の低減が必要である。 Improving the efficiency of steam turbines used in thermal power plants and the like is an important issue for effective use of energy resources and reduction of CO ₂ emissions. An improvement in the efficiency of a steam turbine is to effectively convert the given energy into mechanical work, which requires various internal loss reductions.

蒸気タービンの内部損失には、翼の形状に起因する損失、二次流れ損失、漏洩損失、湿り損失等の蒸気タービン翼列内の損失と、蒸気弁・クロスオーバ管などの損失、排気損失がある。排気損失は、蒸気タービン全損失の１０％〜２０％と非常に大きな割合を示す。 The internal loss of the steam turbine includes the loss due to the blade shape, secondary flow loss, leakage loss, wetting loss, etc. within the steam turbine cascade, the loss of the steam valve / crossover pipe, etc., and the exhaust loss. is there. Exhaust loss shows a very large ratio of 10% to 20% of the total loss of the steam turbine.

排気損失は、最終段出口から、復水器入口までの間で発生する損失であり、その内訳はさらにリービング損失、フード損失、環状面積制限損失、ターンナップ損失に分類される。 Exhaust loss is a loss that occurs between the final stage outlet and the condenser inlet, and the breakdown is further classified into a leaving loss, a hood loss, an annular area limiting loss, and a turn-up loss.

このうち、フード損失は、排気室から復水器までの圧力損失であり、排気室の形式、形状、サイズに大きく依存する。一般に圧力損失は、流速の二乗で大きくなるため、許される範囲で排気サイズを大きくして流速を低減することが効果的であるが、サイズにはコストや建屋などからの制約がある。フード損失も軸流速度、すなわち排気室を通過する体積流量に依存する。図１０には、軸流速度と排気損失の関係をその内訳と合わせて示す。フード損失はディフューザを含めた排気室設計に依存する。低圧排気室は蒸気タービン全体でも非常に大きな容量を占めるため、損失を低減させるためにそのサイズを拡大することは、全体のサイズやコストに大きな影響を与える。このため、限られたサイズで損失の小さい排気室形状とすることが重要となる。 Of these, the hood loss is a pressure loss from the exhaust chamber to the condenser, and greatly depends on the type, shape, and size of the exhaust chamber. In general, the pressure loss increases with the square of the flow velocity. Therefore, it is effective to reduce the flow velocity by increasing the exhaust size within an allowable range. However, the size has limitations due to cost and building. The hood loss also depends on the axial flow speed, that is, the volume flow through the exhaust chamber. FIG. 10 shows the relationship between the axial flow velocity and the exhaust loss together with the breakdown. Hood loss depends on the exhaust chamber design including the diffuser. Since the low-pressure exhaust chamber occupies a very large capacity even in the entire steam turbine, increasing its size in order to reduce the loss greatly affects the overall size and cost. For this reason, it is important to have an exhaust chamber shape with a limited size and a small loss.

復水器が蒸気タービンの下側に配置されるプラント配置は最も一般的であるが、この場合に使用される下方排気型低圧排気室の従来例を図８に示す。 The plant arrangement in which the condenser is arranged on the lower side of the steam turbine is the most common. FIG. 8 shows a conventional example of a lower exhaust type low-pressure exhaust chamber used in this case.

図８は、２つの低圧段落がひとつにまとめられたダブルフロー型と呼ばれる低圧排気室の例を示している。この場合、クロスオーバ管４から流入した蒸気は、図８の左右の低圧段落に分岐して流入して仕事をする。この蒸気は、それぞれの最終段落のノズル６、羽根５を通過した後、チップフローガイド９、１０およびルートフローガイド１１、軸受コーン１２で形成された拡大流路であるディフューザで流速を減じ、静圧を回復する。その後、外部ケーシング１で囲まれた空間で下向きに転向し、さらに排気室の下に位置する復水器に流出する。図９は、図８のディフューザ部分を拡大したものであり、ダブルフロー型の片側のみを示している。排気室での損失を極力低減するためには、このディフューザ部で極力減速させて静圧を回復する必要があるが、このためにはディフューザの面積比（ディフューザ出口の面積:Ａ2／最終段落出口の環状面積Ａ1）を極力大きくする必要がある。しかしながら、急拡大流路では、流れが剥離してしまって有効な静圧回復が妨げられるためその拡大率や流路形状には最適値が存在する。このため、ディフューザ部分の形状についてはさまざまな提案がなされているが、結局のところディフューザにおける静圧回復を大きくとるためにはディフューザ長さＬＤを長くとることが必要となる。また、ディフューザ出口から、排気室出口までの圧力損失を低減するためには、排気室の容積を大きくとって、内部流速を低くすることが効果的である。これらを達成するためには、排気室の軸方向寸法を大きくとれば良いが、これによってロータ長さが長くなることは、強度や振動特性およびコストの点から好ましくない。したがって、軸方向寸法を延長することなく、内部の流れを効果的に減速しできる排気室形状が望まれている。 FIG. 8 shows an example of a low-pressure exhaust chamber called a double flow type in which two low-pressure paragraphs are combined into one. In this case, the steam flowing in from the crossover pipe 4 branches into the left and right low pressure stages in FIG. After passing through the nozzle 6 and the blade 5 of each final stage, the steam reduces the flow velocity by a diffuser which is an enlarged flow path formed by the tip flow guides 9 and 10, the route flow guide 11 and the bearing cone 12, Restore pressure. Then, it turns downward in the space surrounded by the outer casing 1 and flows out to the condenser located below the exhaust chamber. FIG. 9 is an enlarged view of the diffuser portion of FIG. 8 and shows only one side of the double flow type. In order to reduce the loss in the exhaust chamber as much as possible, it is necessary to recover the static pressure by decelerating as much as possible in this diffuser part. For this purpose, the area ratio of the diffuser (area of the diffuser outlet: A2 / final paragraph outlet) It is necessary to increase the annular area A1) as much as possible. However, in the rapidly expanding flow path, the flow is separated and effective static pressure recovery is hindered, so there are optimum values for the expansion rate and flow path shape. For this reason, various proposals have been made for the shape of the diffuser portion, but in the end, it is necessary to increase the diffuser length LD in order to obtain a large static pressure recovery in the diffuser. In order to reduce the pressure loss from the diffuser outlet to the exhaust chamber outlet, it is effective to reduce the internal flow rate by increasing the volume of the exhaust chamber. In order to achieve these, it is only necessary to increase the axial dimension of the exhaust chamber. However, it is not preferable to increase the rotor length in terms of strength, vibration characteristics, and cost. Therefore, there is a demand for an exhaust chamber shape that can effectively decelerate the internal flow without extending the axial dimension.

図８、９に示す低圧段落では、排気室外部ケーシング１と軸受コーン１２が一体化され、この軸受コーン１２内に収められた軸受１３によって低圧ロータ３が支持される。軸系の信頼性を高めるためには、低圧排気室の両端に配置される軸受１３の間隔は極力小さいことが望ましく、一方、排気室の圧力損失を低減するために排気室の軸方向寸法は極力大きくすることが望ましいため、軸受コーン１２は排気室端面から内側へ突出した形状を有している。軸受コーン１２と内部ケーシング７、８の間には、ルートフローガイド１１が配置される。低圧段落の翼列は、内部ケーシング７、８の中に収められており、内部ケーシング７、８は外部ケーシング下半２によって支持されている。 In the low pressure stage shown in FIGS. 8 and 9, the exhaust chamber outer casing 1 and the bearing cone 12 are integrated, and the low pressure rotor 3 is supported by the bearing 13 housed in the bearing cone 12. In order to increase the reliability of the shaft system, it is desirable that the interval between the bearings 13 arranged at both ends of the low-pressure exhaust chamber is as small as possible. On the other hand, in order to reduce the pressure loss in the exhaust chamber, the axial dimension of the exhaust chamber is Since it is desirable to make it as large as possible, the bearing cone 12 has a shape protruding inward from the end face of the exhaust chamber. A route flow guide 11 is disposed between the bearing cone 12 and the inner casings 7 and 8. The low pressure stage blade row is housed in the inner casings 7 and 8, and the inner casings 7 and 8 are supported by the lower half 2 of the outer casing.

フローガイドを改善した例としては、回転軸の軸心よりも下側のフローガイドが上側のフローガイドよりも長く形成されたものがある（特許文献１参照）。 As an example of improving the flow guide, there is one in which the lower flow guide is formed longer than the upper flow guide (see Patent Document 1).

上述した技術において、タービン最終段の水平面より下半側より流出する流体はチップフローガイドと軸受コーンによって減速しながら、９０°方向を変えて復水器へと流れていく。水平面より上半側より流出する流体は複雑な流れとなる。タービン最終段より出た流体は９０°方向を上側に変え、そしてすぐに上半ケーシングの天井部によって９０°方向を変え、排気室中心部へ向かい、一部はすぐに９０°下側に方向を変え、一部は中心部まで流れて９０°方向を変えて復水器側へと流れていく。このように複雑な流れとなるが、図１１に示したように何度も方向を変えるうちに流れは大きな渦１８となり、その渦部で損失が発生する。従来のような上半側のチップフローガイド９が下半側チップフローガイド１０に比べて軸方向距離、または流路距離LDが短い場合は流れが十分減速せずに方向変換を繰り返すため、大きな渦１８となり、その分、そこでの損失発生も大きい。また、上下半のチップフローガイドが同じ形状の場合、上半側チップフローガイドの軸方向距離、または流路距離LDが下半側より短い場合よりは渦の形成に対し、良い結果となるが、それでもまだ、不十分である。
特開平１１−２００８１４図１、図２ In the technique described above, the fluid flowing out from the lower half side of the horizontal plane of the final stage of the turbine changes its direction by 90 ° while flowing through the tip flow guide and the bearing cone, and flows to the condenser. The fluid flowing out from the upper half of the horizontal plane is a complicated flow. The fluid exiting from the last stage of the turbine changes 90 ° upward and immediately changes 90 ° by the ceiling of the upper half casing, toward the center of the exhaust chamber, and partly immediately downward 90 °. , Partly flows to the center, changes direction by 90 ° and flows to the condenser side. Although the flow is complicated as described above, the flow becomes a large vortex 18 as the direction is changed many times as shown in FIG. 11, and a loss occurs in the vortex. If the upper half-side chip flow guide 9 has a shorter axial distance or flow path distance LD than the lower half-side chip flow guide 10, the flow is not sufficiently decelerated and the direction change is repeated. The vortex 18 is generated, and the loss is generated accordingly. In addition, when the upper and lower half chip flow guides have the same shape, the axial distance of the upper half chip flow guide, or the flow path distance LD is shorter than when the lower half side has a better result for vortex formation. Still, it is not enough.
Japanese Patent Laid-Open No. 11-200081

本発明は、以上説明したような従来技術の問題点を解決し、下方排気型の排気室おける圧力損失を低減し、高性能の蒸気タービンを得ることを目的とする。 An object of the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, reduce pressure loss in the lower exhaust type exhaust chamber, and obtain a high performance steam turbine.

請求項１に記載の発明は、内部ケーシングと外部ケーシングで構成される低圧排気室内部の最終段落下流側に環状ディフューザを有し、前記ディフューザの外周側を画成するチップフローガイドが設けられた蒸気タービンにおいて、前記チップフローガイドがその上半側、下半側で非対称形状に形成され、上半側チップフローガイドの軸方向長さが下半側チップフローガイドの軸方向長さより長いことを特徴とする。 In the first aspect of the present invention, a chip flow guide having an annular diffuser on the downstream side of the final stage of the low pressure exhaust chamber composed of an inner casing and an outer casing and defining the outer peripheral side of the diffuser is provided. In the steam turbine, the tip flow guide is formed in an asymmetric shape on the upper half side and the lower half side, and the axial length of the upper half tip flow guide is longer than the axial length of the lower half tip flow guide. Features.

請求項２に記載の発明は、前記ディフューザの内周側を画成する軸受コーンをさらに有し、この軸受けコーンは、上半、下半で非対称形状に形成され、上半側軸受コーンの中心軸に対する傾斜角が下半側軸受けコーンの中心軸に対する傾斜角より小さいことを特徴とする。 The invention according to claim 2 further includes a bearing cone defining an inner peripheral side of the diffuser, and the bearing cone is formed in an asymmetric shape in the upper half and the lower half, and the center of the upper half bearing cone The inclination angle with respect to the axis is smaller than the inclination angle with respect to the central axis of the lower half bearing cone.

請求項３に記載の発明は、前記チップフローガイドの入口傾斜部が中心軸となす傾斜角が上半側チップフローガイドと下半側チップフローガイドとで異なり、下半側チップフローガイドの傾斜角が上半側チップフローガイドの傾斜角より大きいこと特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, an inclination angle formed by a central axis of an inlet inclined portion of the chip flow guide is different between the upper half chip flow guide and the lower half chip flow guide, and the lower half chip flow guide is inclined. The angle is larger than the inclination angle of the upper half chip flow guide.

請求項４に記載の発明は、前記チップフローガイドの入口傾斜部が中心軸となす傾斜角が、上半側チップフローガイドと下半側チップフローガイドとで同一であること特徴とする。 The invention according to claim 4 is characterized in that an inclination angle formed by a central axis of an inlet inclined portion of the chip flow guide is the same in the upper half chip flow guide and the lower half chip flow guide.

請求項５に記載の発明は、前記チップフローガイドの形状は、上半側は同一断面形状を有し、水平面より下半側にて形状が変化することを特徴とする。 The invention according to claim 5 is characterized in that the shape of the chip flow guide has the same cross-sectional shape on the upper half side, and the shape changes on the lower half side with respect to the horizontal plane.

請求項６に記載の発明は、中心軸の直上方向から中心軸周りに等角度ずつ振り分けた４５°の角度範囲において、前記上半側チップフローガイドの下流側端縁と筒状の前記外部ケーシングの天井壁との間の流体通過断面積が、前記上半側チップフローガイドの下流側端縁と前記外部ケーシングの側壁との間の流体通過断面積の１．１倍であることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the angular range of 45 ° that is distributed at equal angles around the central axis from the direction directly above the central axis, the downstream end edge of the upper half chip flow guide and the cylindrical outer casing The fluid passage cross-sectional area between the upper half-side chip flow guide and the side wall of the outer casing is 1.1 times the fluid passage cross-sectional area between the ceiling wall and the upper-side chip flow guide. To do.

請求項１に記載の発明によれば、上半側チップフローガイドを長く設定しているから、上半側ディフューザの流路を長くしてその中の流れを充分減速させエネルギを減少させることができる。したがって、これに続く上半側の流れ中の渦も小さくすることができエネルギ損失を小さくすることができる。また、下半側チップフローガイドの軸方向長さが上半側より小さいため、最終段より出た流体は上半側より下半側により多く流れるようになる。従って、上半側流れをより減速することができ、形成される渦もより小さくすることができる。よって、全体として流路中のエネルギ損失を削減することが可能となる。 According to the first aspect of the present invention, since the upper half chip flow guide is set long, the flow path of the upper half diffuser can be lengthened to sufficiently decelerate the flow therein to reduce energy. it can. Therefore, the vortex in the flow of the upper half side following this can also be reduced, and energy loss can be reduced. Further, since the axial direction length of the lower half side chip flow guide is smaller than the upper half side, more fluid flows out from the final stage than in the upper half side. Therefore, the upper half side flow can be further decelerated, and the formed vortex can be made smaller. Therefore, it is possible to reduce energy loss in the flow path as a whole.

請求項２に記載の発明によれば、下半側軸受コーンが最終段落からの流体を下半側により積極的に導くことができ、上半側に流れる流量を減らすことができる。一方上半側軸受コーンは上半側チップフローガイドと協働することによって最終段落からの流体をより効率的に減速させることができる。したがって、上半側の流れを弱め、形成される渦を小さくすることができ、エネルギ損失を削減することができる。 According to the second aspect of the present invention, the lower half bearing cone can more actively guide the fluid from the final paragraph to the lower half side, and the flow rate flowing to the upper half side can be reduced. On the other hand, the upper half bearing cone cooperates with the upper half chip flow guide to more efficiently decelerate the fluid from the last paragraph. Therefore, the flow on the upper half side can be weakened, the vortex formed can be reduced, and energy loss can be reduced.

請求項３に記載の発明によれば、下半側チップフローガイドはより下側を向くようになるとともに軸方向の長さが短くなる。一方、上半側チップフローガイドの軸方向の長さは長くなる。このため、最終段落から吐出される流体をより下側に積極的に導くことができ、上半側に流れる流量を減らすことができる。従って、最終段落の上側から吐出される流体をより効率的に減速させることができ、渦を小さくすることができ、エネルギ損失を削減することができる。 According to the third aspect of the present invention, the lower half chip flow guide is directed to the lower side and the axial length is shortened. On the other hand, the axial length of the upper half chip flow guide is increased. For this reason, the fluid discharged from the last paragraph can be actively guided to the lower side, and the flow rate flowing to the upper half side can be reduced. Therefore, the fluid discharged from the upper side of the last paragraph can be decelerated more efficiently, the vortex can be reduced, and energy loss can be reduced.

請求項４に記載の発明によっても、上半側チップフローガイドの長さを長くし、下半側チップフローガイドの長さを短くすることができる。従って、同様にエネルギ損失を削減することができる。 According to the fourth aspect of the invention, the length of the upper half chip flow guide can be increased and the length of the lower half chip flow guide can be shortened. Therefore, energy loss can be reduced similarly.

請求項５に記載の発明によれば、上半側チップフローガイドの形状を変えず、上下半の形状の違いは下半側チップフローガイドで合わせることによって、同様にエネルギ損失を削減することができる。 According to the fifth aspect of the present invention, the energy loss can be similarly reduced by changing the shape of the upper and lower half chip flow guides without changing the shape of the upper and lower half chip flow guides. it can.

請求項６に記載の発明によれば、強い渦の発生を抑制し排気室で発生する損失も抑制することができ、エネルギ損失を最適に削減することができる。 According to the sixth aspect of the present invention, the generation of strong vortices can be suppressed and the loss generated in the exhaust chamber can be suppressed, and the energy loss can be optimally reduced.

以下、本発明の実施の形態について図１ないし図７を参照して説明する。なお、背景技術で説明した蒸気タービンと同一構成の部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part of the same structure as the steam turbine demonstrated by background art, and detailed description is abbreviate | omitted.

まず、本発明の第１の実施の形態について図１および図２を参照して説明する。図１において、符号１は外部ケーシング上半、符号２は外部ケーシング下半を示す。この外部ケーシング上半１は、回転軸心Ｘを中心とする筒状の天井部１ａと回転軸心Ｘと垂直になされた側壁部１ｂとを有している。また、外部ケーシング上半１及び外部ケーシング下半２の内部には、回転軸心Ｘのまわりに略筒状の内部ケーシング上半７、内部ケーシング下半８が設けられており、これら内部ケーシング上半７、内部ケーシング下半８は、その吐出口付近に最終段ノズル６を有している。さらに、回転軸心Ｘに沿ってロータ３が水平に設けられており、軸受１３によって回転自在に軸支されている。また、このロータ３は、最終段ノズル６の下流側に最終段羽根５を有している。 First, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1 and FIG. In FIG. 1, the code | symbol 1 shows an outer casing upper half, and the code | symbol 2 shows an outer casing lower half. The outer casing upper half 1 has a cylindrical ceiling portion 1 a centering on the rotation axis X and a side wall portion 1 b perpendicular to the rotation axis X. Further, a substantially cylindrical inner casing upper half 7 and an inner casing lower half 8 are provided around the rotation axis X inside the outer casing upper half 1 and the outer casing lower half 2. The half 7 and the inner casing lower half 8 have a final stage nozzle 6 in the vicinity of the discharge port. Further, the rotor 3 is provided horizontally along the rotation axis X and is rotatably supported by a bearing 13. The rotor 3 has a final stage blade 5 on the downstream side of the final stage nozzle 6.

最終段羽根５の下流側には、下流側にいくに従い拡径する軸受コーン１２が回転軸心Ｘまわりに設けられている。この軸受コーン１２と最終段羽根５の内周側端縁との間のロータ３には、ルートフローガイド１１が装着されている。 On the downstream side of the final blade 5, a bearing cone 12 whose diameter increases as it goes downstream is provided around the rotation axis X. A root flow guide 11 is mounted on the rotor 3 between the bearing cone 12 and the inner peripheral edge of the last stage blade 5.

一方、内部ケーシング上半７の吐出側端部には下流側にいくにしたがい拡径する漏斗状のチップフローガイド上半９が配設されている。同様に、内部ケーシング下半８の吐出側端部には下流側にいくにしたがい拡径する漏斗状のチップフローガイド下半１０が配設されている。そして、チップフローガイド上半９と軸受コーン１２との間に上側ディフューザ２１ａが形成され、チップフローガイド下半１０と軸受コーン１２との間に下側ディフューザ２１ｂが形成される。 On the other hand, a funnel-shaped tip flow guide upper half 9 having a diameter increasing as it goes downstream is disposed at the discharge side end of the inner casing upper half 7. Similarly, a funnel-shaped tip flow guide lower half 10 that increases in diameter toward the downstream side is disposed at the discharge side end of the inner casing lower half 8. An upper diffuser 21 a is formed between the chip flow guide upper half 9 and the bearing cone 12, and a lower diffuser 21 b is formed between the chip flow guide lower half 10 and the bearing cone 12.

そして、これらチップフローガイド上半９およびチップフローガイド下半１０は、チップフローガイド上半９の回転軸心Ｘ方向の長さＬｕｐが、チップフローガイド下半１０の回転軸心Ｘ方向の長さＬｕｄより大きいようになされている。 The tip flow guide upper half 9 and the chip flow guide lower half 10 have a length Lup in the direction of the rotation axis X of the chip flow guide upper half 9 which is the length of the chip flow guide lower half 10 in the direction of the rotation axis X. Is larger than Lud.

この実施の形態においては、図２に示すように、チップフローガイド上半９を長く設定しているから、このチップフローガイド９と軸受コーン１２とで形成される上側ディフューザ２１ａの流路を長くすることができる。従って、この上側ディフューザ２１ａ中の流れ１４を充分減速することができ、これに続く上半側流れ１６のエネルギーを充分減少させることができる。このため、形成される渦１８も小さくすることができ、渦１８において発生するエネルギ損失を小さくすることができる。また、チップフローガイド下半１０の軸方向距離がチップフローガイド上半９より小さいため、最終段羽根５より出た流体は上半側より下半側により多く流れるようになる。従って、上半側流れ１６をより減速することができ、形成される渦１８もより小さくすることができる。よって、全体として流路中のエネルギ損失を削減することが可能となる。 In this embodiment, as shown in FIG. 2, since the tip flow guide upper half 9 is set long, the flow path of the upper diffuser 21a formed by this tip flow guide 9 and the bearing cone 12 is lengthened. can do. Therefore, the flow 14 in the upper diffuser 21a can be sufficiently decelerated, and the energy of the upper half side flow 16 following this can be sufficiently reduced. For this reason, the formed vortex 18 can also be reduced, and the energy loss generated in the vortex 18 can be reduced. Further, since the axial distance of the lower half 10 of the chip flow guide is smaller than the upper half 9 of the chip flow guide, more fluid comes out from the last stage blade 5 to the lower half than the upper half. Therefore, the upper half side flow 16 can be further decelerated, and the formed vortex 18 can be made smaller. Therefore, it is possible to reduce energy loss in the flow path as a whole.

このように、この実施の形態にあっては、チップフローガイド上半９の回転軸心方向長さをチップフローガイド下半１０の回転軸心方向長さより大きくすることによって、最終段羽根５より出た流れを下半側に導き、上半側の流れの流速をできるだけ減速させることによって、大きく強い渦の発生を抑制し、排気室で発生する損失の発生も抑制することができる。 Thus, in this embodiment, by making the length of the tip flow guide upper half 9 in the rotational axis direction larger than the length of the tip flow guide lower half 10 in the direction of the rotational axis, By guiding the exiting flow to the lower half side and reducing the flow velocity of the upper half side flow as much as possible, the generation of large and strong vortices can be suppressed, and the generation of losses in the exhaust chamber can also be suppressed.

次に、第２の実施の形態について、図３ないし図５を参照して説明する。 Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS.

図３は、第１の実施の形態の変形例である。この図において、軸受コーン１２は、軸受コーン１２の上半側と回転軸心Ｘとで形成される角度θ１と、軸受コーン１２の下半側と回転軸心Ｘとで形成される角度θ２との関係が、θ１＜θ２となるように形成されている。 FIG. 3 is a modification of the first embodiment. In this figure, the bearing cone 12 has an angle θ1 formed by the upper half side of the bearing cone 12 and the rotation axis X, and an angle θ2 formed by the lower half side of the bearing cone 12 and the rotation axis X. Is formed such that θ1 <θ2.

このように構成されているので、下半側の軸受コーン１２は最終段羽根５からの流体を下側すなわち復水器側へ導くことになり、最終段羽根５からの流体を下半側により積極的に導くことによって上半側に流れる流量を減らすことができる。また、上半側の軸受コーン１２はチップフローガイド上半９と協働することによって、最終段羽根５からの流体をより効率的に減速させることができる。したがって、図２に示した上半側流れ１８を弱め、形成される渦１８を小さくすることができ、エネルギ損失を削減することができる。 Since the bearing cone 12 on the lower half side guides the fluid from the last stage blade 5 to the lower side, that is, the condenser side, the fluid from the last stage blade 5 is guided by the lower half side. By actively guiding, the flow rate flowing to the upper half side can be reduced. Further, the upper half bearing cone 12 cooperates with the tip flow guide upper half 9 so that the fluid from the final stage blade 5 can be decelerated more efficiently. Therefore, the upper half side flow 18 shown in FIG. 2 can be weakened, the vortex 18 formed can be reduced, and the energy loss can be reduced.

図４においては、チップフローガイド上半９、チップフローガイド下半１０の外径はそれぞれ同じに設定されている。しかし、最終段ノズル６から延びるチップフローガイド上半９と回転軸心Ｘとで形成する角度をαとし、最終段ノズル６から延びるチップフローガイド下半１０と回転軸心Ｘとで形成する角度をβとしたとき、α＜βとなるようにチップフローガイド上半９、チップフローガイド下半１０を形成し、チップフローガイドの回転軸心方向距離を上半側で長くしている。 In FIG. 4, the outer diameters of the chip flow guide upper half 9 and the chip flow guide lower half 10 are set to be the same. However, the angle formed by the tip flow guide upper half 9 extending from the last stage nozzle 6 and the rotation axis X is α, and the angle formed by the chip flow guide lower half 10 extending from the last stage nozzle 6 and the rotation axis X Is formed so that α <β, the tip flow guide upper half 9 and the chip flow guide lower half 10 are formed, and the distance in the rotational axis direction of the chip flow guide is increased on the upper half side.

このように構成されているので、チップフローガイド下半１０はより下側を向くようになるとともに、その回転軸心方向の長さが短くなる。一方、チップフローガイド上半９の回転軸心方向の長さは長くなる。このため、最終段羽根５から吐出される流体をより下側すなわち復水器側に積極的に導くことができ、上半側に流れる流量を減らすことができる。従って、最終段羽根５の上側から吐出される流体をより効率的に減速させることができ、渦１８を小さくすることができ、エネルギ損失を削減することができる。 Since it is configured in this manner, the lower half 10 of the chip flow guide is directed to the lower side, and the length in the rotation axis direction is shortened. On the other hand, the length of the tip flow guide upper half 9 in the rotational axis direction becomes longer. For this reason, the fluid discharged from the last stage blade | wing 5 can be actively guide | induced to the lower side, ie, the condenser side, and the flow volume which flows into the upper half side can be reduced. Therefore, the fluid discharged from the upper side of the last stage blade 5 can be decelerated more efficiently, the vortex 18 can be reduced, and energy loss can be reduced.

図５においては、最終段ノズル６から延びるチップフローガイド上半９と回転軸心Ｘとで形成する角度、チップフローガイド下半１０と回転軸心Ｘとで形成する角度をともにαとして同じに設定する一方、チップフローガイド下半１０の半径をチップフローガイド上半９の半径より小さくしている。このようにすることによって、チップフローガイド上半９の回転軸心方向の長さをチップフローガイド下半１０より長くしている。 In FIG. 5, the angle formed between the tip flow guide upper half 9 extending from the final stage nozzle 6 and the rotation axis X and the angle formed between the chip flow guide lower half 10 and the rotation axis X are both the same as α. On the other hand, the radius of the chip flow guide lower half 10 is made smaller than the radius of the chip flow guide upper half 9. By doing so, the length of the tip flow guide upper half 9 in the direction of the rotational axis is made longer than that of the chip flow guide lower half 10.

このように構成することによっても同様にエネルギ損失を削減することができる。 By configuring in this way, energy loss can be similarly reduced.

また、図４、図５において、上下のチップフローガイドの接続部の形状は、チップフローガイド上半９の形状は変えずに、チップフローガイド下半１０側で軸方向距離の短い下半側と上半側を連続的に繋ぐように構成している。 4 and 5, the shape of the connection part of the upper and lower chip flow guides is the same as the shape of the upper half 9 of the chip flow guide, and the lower half of the chip flow guide lower half 10 has a short axial distance. And the upper half are connected continuously.

このように構成することによって、チップフローガイド上半側の形状を変えず、上下半の形状の違いはチップフローガイド下半側で合わせることで、上半側流れにおいて渦が形成しにくいようにすることができる。 By configuring in this way, the shape of the upper half side of the chip flow guide is not changed, and the difference between the upper and lower half shapes is matched on the lower half side of the chip flow guide so that vortices are not easily formed in the upper half flow. can do.

このように第２の実施の形態においても、チップフローガイド上半９の軸方向長さをチップフローガイド下半１０の軸方向長さより大きくすることによって、最終段羽根５より吐出された流れを下半側に導き、上半側の流れの流速をできるだけ減速させることで、大きく強い渦の発生を抑制し、排気室で発生する損失の発生も抑制することができる。 Thus, also in the second embodiment, by making the axial length of the chip flow guide upper half 9 larger than the axial length of the chip flow guide lower half 10, the flow discharged from the last stage blade 5 can be reduced. By guiding to the lower half side and decelerating the flow velocity of the flow on the upper half side as much as possible, the generation of large and strong vortices can be suppressed, and the generation of losses in the exhaust chamber can also be suppressed.

次に、第３の実施の形態について図６及び図７を参照して説明する。ここで、図６及び図７は図４を例にチップフローガイド上半９の形状を最適にする一例を示している。これらの図において、符号９ｔはチップフローガイド上半９の下流側端縁を示している。この下流側端縁９ｔと外部ケーシング１の天井部１ａとの間の流体通過断面であって、回転軸心Ｘの直上方向からこの回転軸心Ｘまわりに等角度ずつ振り分けてω＝４５°とした角度範囲内の部分を第１のエリアＡで示し、この下流側端縁９ｔと外部ケーシング１の側壁部１ｂとの間の流体通過断面積であって、上記ω＝４５°とした角度範囲内の部分を第２のエリアＢで示している。 Next, a third embodiment will be described with reference to FIGS. Here, FIGS. 6 and 7 show an example of optimizing the shape of the chip flow guide upper half 9 by taking FIG. 4 as an example. In these drawings, reference numeral 9t indicates the downstream edge of the upper half 9 of the chip flow guide. This is a fluid passage cross section between the downstream edge 9t and the ceiling portion 1a of the outer casing 1, and is distributed at an equal angle around the rotation axis X from directly above the rotation axis X so that ω = 45 °. A portion within the angle range indicated by the first area A is a fluid passage cross-sectional area between the downstream end edge 9t and the side wall portion 1b of the outer casing 1, and the angle range is ω = 45 °. The inner part is indicated by a second area B.

チップフローガイド上半９の軸方向距離は無制限に大きくできる訳ではない。軸方向距離が大きくなるに従い、外径も大きくなり、図６及び図７に示す第１のエリアＡの面積が小さくなっていく。また、軸方向距離が大きくなるに従い第２のエリアＢの面積も小さくなっていく。第２のエリアＢの面積は図９にＡ２で示した面積以上、また、第１のエリアＡの面積は第２のエリアＢの面積の１．１倍以上とするのが好ましい。特に第１のエリアＡの面積が小さくなると図２に示した上半側流れ１６が排気室中心側に十分流れることができず、チップフローガイド上半９と軸受コーン１２の間に渦を形成する場合がある。また、チップフローガイド上半９と軸受コーン１２の間に渦を形成しなくとも、流れ１４の流速が遅いにも関わらず、回転半径の小さな強い渦１８が生成するため損失が大きくなる。 The axial distance of the chip flow guide upper half 9 cannot be increased without limit. As the axial distance increases, the outer diameter also increases, and the area of the first area A shown in FIGS. 6 and 7 decreases. Further, as the axial distance increases, the area of the second area B also decreases. The area of the second area B is preferably equal to or larger than the area indicated by A2 in FIG. 9, and the area of the first area A is preferably 1.1 times or larger than the area of the second area B. In particular, when the area of the first area A is reduced, the upper half flow 16 shown in FIG. 2 cannot sufficiently flow toward the center of the exhaust chamber, and a vortex is formed between the tip flow guide upper half 9 and the bearing cone 12. There is a case. Further, even if no vortex is formed between the tip flow guide upper half 9 and the bearing cone 12, although the flow velocity of the flow 14 is low, a strong vortex 18 having a small turning radius is generated, resulting in a large loss.

このように、チップフローガイドの大きさに制限を設けることで、強い渦の発生を抑制し、排気室で発生する損失も抑制することができる。 Thus, by providing a restriction on the size of the chip flow guide, it is possible to suppress the generation of strong vortices and to suppress the loss generated in the exhaust chamber.

本発明の第１の実施の形態の要部を示す軸方向断面図。The axial direction sectional view which shows the principal part of the 1st Embodiment of this invention. 図１に示す第１の実施の形態の作用効果を示す軸方向断面図。FIG. 2 is an axial cross-sectional view showing the effects of the first embodiment shown in FIG. 1. 本発明の第２の実施の形態のうち軸受コーンの角度を上下で変えた場合を示す軸方向断面図。An axial direction sectional view showing the case where the angle of a bearing cone is changed up and down among the 2nd embodiment of the present invention. 本発明の第２の実施の形態のうちチップフローガイドの角度を上下で変えた場合を示す軸方向断面図。The axial direction sectional view showing the case where the angle of a chip flow guide is changed up and down among the 2nd embodiment of the present invention. 本発明の第２の実施の形態のうちチップフローガイドの角度を上下で同じにした場合を示す軸方向断面図。The axial direction sectional view showing the case where the angle of a chip flow guide is made the same up and down among the 2nd embodiment of the present invention. 本発明の第３の実施の形態を示す軸直角断面図及び軸方向断面図。The cross-sectional view perpendicular to the axis and the axial cross-sectional view showing the third embodiment of the present invention. 本発明の第３の実施の形態の概略を示す斜視図。The perspective view which shows the outline of the 3rd Embodiment of this invention. 従来のダブルフロー型排気室を示す軸方向断面図。An axial sectional view showing a conventional double flow type exhaust chamber. 従来のダブルフロー型排気室のディフューザ部分を示す軸方向断面図。An axial direction sectional view showing a diffuser portion of a conventional double flow type exhaust chamber. 排気損失の内訳と軸流速度との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the breakdown of exhaust loss, and an axial flow velocity. 従来のダブルフロー型排気室のディフューザ部分を示す軸方向断面図。An axial direction sectional view showing a diffuser portion of a conventional double flow type exhaust chamber.

符号の説明Explanation of symbols

１外部ケーシング上半
２外部ケーシング下半
３ロータ
５最終段羽根
６最終段ノズル
７内部ケーシング上半
８内部ケーシング下半
９チップフローガイド上半
１０チップフローガイド下半
１２軸受コーン
１４流れ
１６上半側蒸気流れ
１８渦
Ａ第１のエリア
Ｂ第２のエリア 1 Upper half of outer casing
2 Lower half of outer casing 3 Rotor 5 Last blade 6 Final nozzle 7 Upper inner casing 8 Lower inner casing
9 Chip flow guide upper half 10 Chip flow guide lower half 12 Bearing cone 14 Flow 16 Upper half steam flow 18 Vortex A First area B Second area

Claims

内部ケーシングと外部ケーシングで構成される低圧排気室内部の最終段落下流側に環状ディフューザを有し、前記ディフューザの外周側を画成するチップフローガイドが設けられた蒸気タービンにおいて、前記チップフローガイドがその上半側、下半側で非対称形状に形成され、上半側チップフローガイドの軸方向長さが下半側チップフローガイドの軸方向長さより長いことを特徴とする蒸気タービン。 In a steam turbine having an annular diffuser on the downstream side of the final stage of a low pressure exhaust chamber composed of an inner casing and an outer casing, and provided with a chip flow guide that defines the outer peripheral side of the diffuser, the chip flow guide is A steam turbine, wherein the upper half side and the lower half side are formed in an asymmetric shape, and the axial length of the upper half side chip flow guide is longer than the axial length of the lower half side chip flow guide.

前記ディフューザの内周側を画成する軸受コーンをさらに有し、この軸受けコーンは、上半、下半で非対称形状に形成され、上半側軸受コーンの中心軸に対する傾斜角が下半側軸受けコーンの中心軸に対する傾斜角より小さいことを特徴とする請求項１記載の蒸気タービン。 The bearing cone further defines an inner peripheral side of the diffuser, and the bearing cone is formed in an asymmetric shape in the upper half and the lower half, and an inclination angle with respect to the central axis of the upper half bearing cone is a lower half bearing. The steam turbine according to claim 1, wherein the steam turbine is smaller than an inclination angle with respect to a central axis of the cone.

前記チップフローガイドの入口傾斜部が中心軸となす傾斜角が上半側チップフローガイドと下半側チップフローガイドとで異なり、下半側チップフローガイドの傾斜角が上半側チップフローガイドの傾斜角より大きいこと特徴とする請求項１記載の蒸気タービン。 The inclination angle formed by the tip inclined portion of the tip flow guide and the central axis is different between the upper half chip flow guide and the lower half chip flow guide, and the lower half chip flow guide has an inclination angle of the upper half chip flow guide. The steam turbine according to claim 1, wherein the steam turbine is larger than an inclination angle.

前記チップフローガイドの入口傾斜部が中心軸となす傾斜角が、上半側チップフローガイドと下半側チップフローガイドとで同一であること特徴とする請求項１記載の蒸気タービン。 2. The steam turbine according to claim 1, wherein an inclination angle formed by a central axis of an inlet inclined portion of the tip flow guide is the same for the upper half tip flow guide and the lower half tip flow guide.

前記チップフローガイドの形状は、上半側は同一断面形状を有し、水平面より下半側にて形状が変化することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の蒸気タービン。 5. The steam turbine according to claim 3, wherein the tip flow guide has the same cross-sectional shape on the upper half side and changes in shape on the lower half side with respect to the horizontal plane.

中心軸の直上方向から中心軸周りに等角度ずつ振り分けた４５°の角度範囲において、前記上半側チップフローガイドの下流側端縁と筒状の前記外部ケーシングの天井壁との間の流体通過断面積が、前記上半側チップフローガイドの下流側端縁と前記外部ケーシングの側壁との間の流体通過断面積の１．１倍であることを特徴とする請求項１ないし５に記載の蒸気タービン。 Fluid passage between the downstream edge of the upper half chip flow guide and the cylindrical ceiling wall of the outer casing in an angle range of 45 ° distributed from the direction directly above the central axis around the central axis by equal angles 6. The cross-sectional area is 1.1 times the fluid passage cross-sectional area between a downstream edge of the upper half chip flow guide and a side wall of the outer casing. Steam turbine.