JP2005315122A - Steam turbine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蒸気タービンに係り、特に、蒸気条件のより一層の高温化、高圧化に対処する蒸気タービンに関する。 The present invention relates to a steam turbine, and more particularly, to a steam turbine that can cope with higher temperature and higher pressure of steam conditions.
最近の火力発電プラントでは、ひところの蒸気タービン単体運転あるいはガスタービン単体運転のコンベンショナル発電プラントに代ってガスタービンに蒸気タービンおよび排熱回収ボイラを組み合せたコンバインドサイクル発電プラントが主流を占めつつある。 In recent thermal power plants, a combined cycle power plant in which a steam turbine and an exhaust heat recovery boiler are combined with a gas turbine instead of the conventional steam turbine or gas turbine single power plant is becoming mainstream.
このコンバインドサイクル発電プラントに適用する蒸気タービンは、ガスタービンの出力100MWとの対応関係から100MWの出力のものを選定する一方、蒸気圧力として100kgf/cm2、蒸気温度として500℃を設定している。 The steam turbine applied to this combined cycle power plant is selected to have a 100 MW output from the correspondence with the 100 MW output of the gas turbine, while the steam pressure is set to 100 kgf / cm 2 and the steam temperature is set to 500 ° C. .
また、コンバインドサイクル発電プラントに適用する蒸気タービンは、ガスタービンに軸直結させる、いわゆる一軸タイプにする際、高圧タービン、中圧タービン、低圧タービンのうち、高圧タービンと中圧タービンとを組み合せた高中圧一体タイプ、あるいは高圧タービンと低圧タービンとを組み合せた高低圧一体タイプ、あるいは高圧タービン、中圧タービン、低圧タービンを組み合せた高中低圧一体タイプのいずれかを選択し、全長の軸長さを極力短くして軸受の数を減少させていた。 In addition, when a steam turbine applied to a combined cycle power plant is a so-called single-shaft type that is directly connected to a gas turbine, among high pressure turbines, intermediate pressure turbines, and low pressure turbines, a combination of high and medium pressure turbines is used. Select either the pressure integrated type, the high / low pressure integrated type that combines a high-pressure turbine and a low-pressure turbine, or the high / medium / low-pressure integrated type that combines a high-pressure turbine, an intermediate-pressure turbine, and a low-pressure turbine. The number of bearings was reduced by shortening.
このように、従来のコンバインドサイクル発電プラントは、軸長さを短くさせる蒸気タービンにガスタービンを軸直結して一つの軸系列にし、軸系列を複数本にして全体として設置面積を少なくさせ土地の有効活用を図っていた。 As described above, the conventional combined cycle power plant has a gas turbine connected directly to a steam turbine that shortens the shaft length to form a single shaft system, and a plurality of shaft systems are used to reduce the installation area as a whole. We aimed at effective use.
なお、この種の技術には、例えば特開平11−303607号公報が開示されている。
コンバインドサイクル発電プラントに適用する蒸気タービンでは、最近、蒸気条件として圧力を120kgf/cm2以上、温度を550℃以上、定格出力を120MW以上に計画されており、従来の蒸気条件よりも一段と増加させ、プラント熱効率の向上を図る計画が検討されているが、蒸気条件の増加に伴って、幾つかの問題が含まれている。 Recently, steam turbines applied to combined cycle power plants are planned to have a steam pressure of 120 kgf / cm 2 or higher, a temperature of 550 ° C. or higher, and a rated output of 120 MW or higher. Although plans to improve plant thermal efficiency are being studied, several problems are involved with increasing steam conditions.
コンバインドサイクル発電プラントに適用する蒸気タービンは、従来、高圧タービンのケーシングを水平継手面で半割れ状の二分割にしてケーシング上半部とケーシング下半部とに分け、このうち、ケーシング下半部に少なくとも1本以上の蒸気管を設け、この蒸気管から高圧タービンのケーシングに約50m/sec〜60m/secの流速で蒸気を供給していた。 Conventionally, steam turbines applied to combined cycle power plants have been divided into two parts, the upper half of the casing and the lower half of the casing, by dividing the casing of the high-pressure turbine into half-cracked parts on the horizontal joint surface. At least one steam pipe was provided in the steam pipe, and steam was supplied from the steam pipe to the casing of the high-pressure turbine at a flow rate of about 50 m / sec to 60 m / sec.
この場合、ケーシング下半部から高圧タービンに蒸気を供給していると、温度差の関係から運転中、タービン軸がケーシング下半部に向って凸状に湾曲する、俗称、逆猫背現象が発生し、この変形に伴って回転部と静止部との接触によるラビングが発生し、軸振動発生の要因になり、タービンの運転に支障をきたすおそれがあった。 In this case, when steam is supplied to the high-pressure turbine from the lower half of the casing, due to temperature differences, the turbine shaft curves in a convex shape toward the lower half of the casing during operation due to the temperature difference. However, with this deformation, rubbing due to the contact between the rotating part and the stationary part occurs, which may cause shaft vibrations and interfere with turbine operation.
元来、ケーシング下半部から蒸気を供給するのは、保守点検の際、作業工数の低減化に対し有利であるとの点から決定したものであるが、現状以上に蒸気条件が一段と増加すると、ラビングに基づく軸振動のより一層の増大が心配される。 Originally, the supply of steam from the lower half of the casing was decided from the point of view that it was advantageous for reduction of work man-hours at the time of maintenance and inspection, but if the steam conditions increased further than the current situation There is a concern about further increase in shaft vibration due to rubbing.
また、ラビングが多発すると、軸封部のラビリンスとタービン軸との隙間が大きくなり、蒸気漏れに伴うタービン内部効率の低下が生じる。このため、ラビングの回避手段として、起動運転当初、軸封部のラビリンスとタービン軸との半径方向の隙間を大きく設定し、定格運転に入ると、逆猫背現象を意識し、軸封部のラビリンスとタービン軸との半径方向の隙間を少なくさせる、いわゆるオフセットデザインの導入も考えられるが、それでも起動運転当初、蒸気漏れが多くなると考えられ、タービン内部効率も設計値よりも下廻ると考えられる。 Moreover, if rubbing occurs frequently, the gap between the labyrinth of the shaft seal portion and the turbine shaft becomes large, and the internal efficiency of the turbine is reduced due to steam leakage. For this reason, as a means of avoiding rubbing, at the beginning of start-up operation, a large radial clearance between the shaft seal labyrinth and the turbine shaft is set. It is possible to introduce a so-called offset design that reduces the radial gap between the turbine and the turbine shaft. However, at the beginning of start-up operation, it is thought that steam leakage will increase, and the internal efficiency of the turbine will be lower than the design value.
また、ケーシング下半部からの蒸気の供給は、例えば、高圧タービン初段落のタービンノズルへの部分噴射の場合、温度差に基づくケーシング上半部とケーシング下半部との間に熱変形が発生し、この熱変形に基づく半径方向のラビリング発生の要因になる。さらに、例えば、高圧タービン初段落のタービンノズルへの全周噴射の場合、環状蒸気通路への流量配分が均一化されず、このためタービン動翼への蒸気の流入角の変動に伴うタービン翼効率の低下が考えられる。 In addition, when steam is supplied from the lower half of the casing, for example, in the case of partial injection to the turbine nozzle in the first stage of the high-pressure turbine, thermal deformation occurs between the upper half of the casing and the lower half of the casing based on the temperature difference. However, it becomes a factor in the occurrence of radial rabbling based on this thermal deformation. Further, for example, in the case of all-round injection to the turbine nozzle in the first stage of the high-pressure turbine, the flow distribution to the annular steam passage is not uniform, so that the turbine blade efficiency accompanying the fluctuation of the steam inflow angle to the turbine rotor blade The decrease of
また、ケーシング下半部からの蒸気の供給は、軸系の安定化のためにも好ましくない。一般に、高中低圧一体タイプは、回転部が軽量な割合には高出力になっているので、軸受間のスパンを短くして剛性を高める必要があるが、ケーシング下半部から蒸気を供給していると、ケーシングに蒸気を供給する蒸気管の口径が大きくなり、軸受間の距離が相対的に長くなり、軸系の安定性を欠く。 Moreover, supply of steam from the lower half of the casing is not preferable for stabilizing the shaft system. In general, the high, medium, and low pressure integrated type has a high output when the rotating part is lightweight, so it is necessary to shorten the span between the bearings to increase the rigidity, but steam is supplied from the lower half of the casing. If so, the diameter of the steam pipe for supplying steam to the casing becomes large, the distance between the bearings becomes relatively long, and the stability of the shaft system is lacking.
ところで、コンバインドサイクル発電プラントに適用する蒸気タービンは、従来から、ケーシング上半部およびケーシング下半部を一重ケーシングにしている。 By the way, the steam turbine applied to a combined cycle power plant has conventionally made the casing upper half and the casing lower half into a single casing.
しかし、蒸気条件を従来よりもより一段と増加させると、蒸気タービンは、必然的にケーシングの肉厚を厚くしなければならなくなるが、これに伴って発生する熱応力をいかにして低く抑えるかが重要になっている。 However, if the steam conditions are increased further than before, the steam turbine will inevitably have to increase the wall thickness of the casing. It has become important.
また、高プラント熱効率化、高出力化のために、上述のように蒸気条件を高く設定すると、蒸気タービンは、強度保証の点からケーシングを従来の低合金鋼から高温高強度の12Cr基鋼または9Cr基鋼の適用が考えられる。 If the steam conditions are set high as described above for higher plant thermal efficiency and higher output, the steam turbine can change the casing from conventional low alloy steel to high-temperature high-strength 12Cr base steel from the viewpoint of strength assurance. Application of 9Cr base steel is conceivable.
しかし、12Cr基鋼または9Cr基鋼の適用は、ケーシングの熱伸びを従来に較べて小さくできても、例えばスラスト軸受け位置をタービン軸方向の基準位置と定めた場合、ケーシングの熱伸びに較べて相対的にタービン軸の熱伸びが大きくなりすぎ、その結果、回転部と静止部とのラビングの発生が考えられる。 However, even though the application of 12Cr base steel or 9Cr base steel can reduce the thermal expansion of the casing as compared with the conventional case, for example, when the thrust bearing position is determined as the reference position in the turbine axial direction, it can be compared with the thermal expansion of the casing. As a result, the thermal elongation of the turbine shaft becomes excessively large, and as a result, the occurrence of rubbing between the rotating part and the stationary part is considered.
もっとも、高圧タービンのケーシングを、外部ケーシングと内部ケーシングとの二重構造化への導入も検討してみたものの、外部ケーシングの入口から出口までの熱伸びが比較的少ないのに対し、タービン軸の熱伸びが大きいために、回転部と静止部とは、上述と同様にラビリングの発生が考えられる。さらに、ケーシングの二重構造化は、コストアップと相俟って構造の複雑化に伴う分解、組立作業に長時間を要する等の不具合もある。 Of course, although the introduction of a high-pressure turbine casing into a double structure consisting of an outer casing and an inner casing was also considered, the thermal expansion from the inlet to the outlet of the outer casing is relatively small, whereas the turbine shaft Since the thermal elongation is large, the rotating part and the stationary part can be considered to generate the labyrinth as described above. Further, the double structure of the casing has problems such as a long time for disassembling and assembling work due to the complicated structure in combination with an increase in cost.
本発明は、このような事情に基づいてなされたもので、低コストで構造簡素の下、蒸気をより一層、高温化、高圧化しても充分に対処でき、かつ安定した運転を行うことのできる蒸気タービンを提供することを目的とする。 The present invention has been made based on such circumstances, and is capable of coping with steam even at higher temperatures and pressures under low cost and simple structure, and can perform stable operation. An object is to provide a steam turbine.
本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項1に記載したように、高圧タービン段落、中圧タービン段落および低圧タービン段落のうち、少なくとも2つ以上を組み合わせてタービンケーシングに収容する蒸気タービンにおいて、前記タービンケーシングのうち、高圧用タービンケーシング上半部と高圧用タービンケーシング下半部とのそれぞれに高圧蒸気入口管を設けるものである。
In order to achieve the above object, a steam turbine according to the present invention is a turbine casing that combines at least two of a high-pressure turbine stage, an intermediate-pressure turbine stage, and a low-pressure turbine stage as described in
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項2に記載したように、高圧用タービンケーシング上半部に設ける高圧蒸気入口管と高圧用タービンケーシング下半部に設ける高圧蒸気入口管とは、高圧用タービンケーシングの中心点に対して点対象に配置するものである。
In order to achieve the above-mentioned object, the steam turbine according to the present invention includes a high-pressure steam inlet pipe provided in the upper half of the high-pressure turbine casing and a lower half of the high-pressure turbine casing as described in
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項3に記載したように、高圧用タービンケーシング上半部に設ける高圧蒸気入口管と高圧用タービンケーシング下半部に設ける高圧蒸気入口管とは、ともに、複数本であり、かつ高圧用タービンケーシングの中心横断線に対して線対象に配置するものである。
Further, in order to achieve the above-described object, the steam turbine according to the present invention includes a high-pressure steam inlet pipe provided in the upper half of the high-pressure turbine casing and a lower half of the high-pressure turbine casing as described in
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項4に記載したように、高圧用タービンケーシング上半部に設ける高圧蒸気入口管と高圧用タービンケーシング下半部に設ける高圧蒸気入口管とは、ともに、円筒状の高圧用タービンケーシングの接線方向で、かつタービンロータの回転方向に沿って配置するものである。
In order to achieve the above-mentioned object, the steam turbine according to the present invention includes a high-pressure steam inlet pipe provided in an upper half of a high-pressure turbine casing and a lower half of the high-pressure turbine casing as described in
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項5に記載したように、高圧用タービンケーシング上半部に設ける高圧蒸気入口管と高圧用タービンケーシング下半部に設ける高圧蒸気入口管とは、ともに、円筒状の高圧用タービンケーシングの接線方向で、かつタービンロータの回転方向に沿って複数本配置するものである。
In order to achieve the above-mentioned object, the steam turbine according to the present invention includes a high-pressure steam inlet pipe provided in an upper half of a high-pressure turbine casing and a lower half of the high-pressure turbine casing as described in
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項6に記載したように、高圧タービン段落、中圧タービン段落および低圧タービン段落のうち、少なくとも2つ以上を組み合わせてタービンケーシングに収容する蒸気タービンにおいて、前記タービンケーシングのうち、高圧用タービンケーシング上半部と高圧用タービンケーシング下半部とのそれぞれに高圧蒸気入口管を設けるとともに、前記高圧タービン段落のうち、高圧タービン初段落から高圧タービン中間段落までを高圧用タービン外部ケーシングと高圧用タービン内部ケーシングとで包囲形成するものである。
In order to achieve the above-mentioned object, the steam turbine according to the present invention combines at least two of the high-pressure turbine stage, the intermediate-pressure turbine stage, and the low-pressure turbine stage as described in
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項7に記載したように、高圧タービン段落、中圧タービン段落および低圧タービン段落のうち、少なくとも2つ以上を組み合わせてタービンケーシングに収容する蒸気タービンにおいて、前記タービンケーシングのうち、高圧用タービンケーシング上半部と高圧用タービンケーシング下半部とのそれぞれに高圧蒸気入口管を設けるとともに、前記高圧タービン段落のうち、高圧タービン初段落から高圧タービン中間段落までの蒸気圧力が90kgf/cm2以上および蒸気温度が480℃以上のうち、少なくともいずれか一方の蒸気条件領域を高圧用タービン外部ケーシングと高圧用タービン内部ケーシングとで包囲形成ものである。
In order to achieve the above-mentioned object, the steam turbine according to the present invention combines at least two of the high-pressure turbine stage, the intermediate-pressure turbine stage, and the low-pressure turbine stage as described in
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項8に記載したように、高圧用タービン外部ケーシングは、CrMoV基鋼を使用するとともに、高圧用タービン内部ケーシングは9Cr基鋼および12Cr基鋼のうち、いずれかを使用するものである。 In order to achieve the above-mentioned object, the steam turbine according to the present invention uses a CrMoV base steel for the high-pressure turbine outer casing and the high-pressure turbine inner casing is 9Cr. Either a base steel or a 12Cr base steel is used.
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項9に記載したように、高圧用タービン外部ケーシングおよび高圧用タービン内部ケーシングは、ともに、CrMoV鋼を使用するものである。 In order to achieve the above-mentioned object, the steam turbine according to the present invention uses CrMoV steel for both the high-pressure turbine outer casing and the high-pressure turbine inner casing as described in claim 9. is there.
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項10に記載したように、高圧タービン段落、中圧タービン段落および低圧タービン段落のうち、少なくとも2つ以上を組み合わせてタービンケーシングに収容する蒸気タービンにおいて、前記高圧タービン段落のうち、高圧タービン初段落から高圧タービン中間段落までを高圧用タービン外部ケーシングと高圧用タービン内部ケーシングとで包囲形成する一方、前記高圧用タービン外部ケーシングと前記高圧用タービン内部ケーシングとで包囲形成される前記高圧タービン段落のうち、タービン動翼の翼ルート部直径をDrとし、翼チップ部直径をDtとするとき、直径比Dr/Dtを、
[数2]
0.85<Dr/Dt<0.95
の範囲に設定するものである。
In order to achieve the above-mentioned object, the steam turbine according to the present invention combines at least two of the high-pressure turbine stage, the intermediate-pressure turbine stage, and the low-pressure turbine stage as described in
[Equation 2]
0.85 <Dr / Dt <0.95
Is set in the range of.
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項11に記載したように、高圧タービン段落、中圧タービン段落および低圧タービン段落のうち、少なくとも2つ以上を組み合わせてタービンケーシングに収容する蒸気タービンにおいて、前記高圧タービン段落のうち、高圧タービン初段落のタービンノズルに蒸気を供給する高圧用蒸気室をスクロール状に形成するとともに、スクロール状に形成する高圧用蒸気室を高圧用蒸気室上半部と高圧用蒸気室下半部とに区分けする一方、前記高圧用蒸気室上半部と前記高圧用蒸気室下半部とのそれぞれに複数本の高圧蒸気入口管を設けるものである。
In order to achieve the above-mentioned object, the steam turbine according to the present invention combines at least two of the high-pressure turbine stage, the intermediate-pressure turbine stage, and the low-pressure turbine stage as described in
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項12に記載したように、高圧用蒸気室上半部に設ける複数本の高圧蒸気入口管と、高圧用蒸気室下半部に設ける複数本の高圧蒸気入口管とは、中心横断線を基準に、互いを対向配置するものである。 In order to achieve the above-mentioned object, the steam turbine according to the present invention includes a plurality of high-pressure steam inlet pipes provided in the upper half of the high-pressure steam chamber, and a high-pressure steam chamber. The plurality of high-pressure steam inlet pipes provided in the lower half are arranged so as to face each other on the basis of the central transverse line.
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項13に記載したように、高圧タービン段落、中圧タービン段落および低圧タービン段落のうち、少なくとも2つ以上を組み合わせてタービンケーシングに収容する蒸気タービンにおいて、前記高圧タービン段落のうち、高圧タービン初段落のタービンノズルに蒸気を供給する高圧用蒸気室をスクロール状に形成するとともに、スクロール状に形成する高圧用蒸気室を高圧用蒸気室上半部と高圧用蒸気室下半部とに区分けする一方、前記高圧用蒸気室上半部と前記高圧用蒸気室下半部とのそれぞれの接線方向に沿って高圧蒸気入口管を設ものである。 In order to achieve the above-mentioned object, the steam turbine according to the present invention combines at least two of the high-pressure turbine stage, the intermediate-pressure turbine stage, and the low-pressure turbine stage as described in claim 13. In the steam turbine housed in the turbine casing, a high-pressure steam chamber for supplying steam to a turbine nozzle in the first stage of the high-pressure turbine among the high-pressure turbine stages is formed in a scroll shape, and a high-pressure steam chamber formed in a scroll shape is formed. The high pressure steam chamber is divided into an upper half portion of the high pressure steam chamber and a lower half portion of the high pressure steam chamber, and a high pressure steam inlet along each tangential direction of the upper half portion of the high pressure steam chamber and the lower half portion of the high pressure steam chamber. A tube is provided.
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項14に記載したように、高圧タービン段落、中圧タービン段落および低圧タービン段落のうち、少なくとも2つ以上を組み合わせてタービンケーシングに収容する蒸気タービンにおいて、前記タービンケーシングのうち、中圧用タービンケーシング上半部と中圧用タービンケーシング下半部とのそれぞれに再熱蒸気入口管を設けるものである。
In order to achieve the above object, the steam turbine according to the present invention combines at least two of the high-pressure turbine stage, the intermediate-pressure turbine stage, and the low-pressure turbine stage as described in
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項15に記載したように、中圧用タービンケーシング上半部に設ける再熱蒸気入口管と中圧用タービンケーシング下半部に設ける再熱蒸気入口管とは、中圧用タービンケーシングの中心点に対して点対象に配置するものである。
Further, in order to achieve the above-mentioned object, the steam turbine according to the present invention has a reheat steam inlet pipe provided in the upper half of the intermediate pressure turbine casing and the lower half of the intermediate pressure turbine casing as described in
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項16に記載したように、中圧用タービンケーシング上半部に設ける再熱蒸気入口管と中圧用タービンケーシング下半部に設ける再熱蒸気入口管とは、ともに、複数本であり、かつ中圧用タービンケーシングの中心横断線に対して線対象に配置するものである。
In order to achieve the above object, the steam turbine according to the present invention has a reheat steam inlet pipe provided in the upper half of the intermediate pressure turbine casing and the lower half of the intermediate pressure turbine casing as described in
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項17に記載したように、中圧用タービンケーシング上半部に設ける再熱蒸気入口管と中圧用タービンケーシング下半部に設ける再熱蒸気入口管とは、ともに、円筒状の中圧用タービンケーシングの接線方向で、かつタービンロータの回転方向に沿って配置するものである。
In order to achieve the above-mentioned object, the steam turbine according to the present invention has a reheat steam inlet pipe provided in an upper half of the intermediate pressure turbine casing and a lower half of the intermediate pressure turbine casing as described in
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項18に記載したように、中圧用タービンケーシング上半部に設ける再熱蒸気入口管と中圧用タービンケーシング下半部に設ける再熱蒸気入口管とは、ともに、円筒状の中圧用タービンケーシングの接線方向で、かつタービンロータの回転方向に沿って複数本配置するものである。
Further, in order to achieve the above-mentioned object, the steam turbine according to the present invention provides a reheat steam inlet pipe provided in the upper half of the intermediate pressure turbine casing and the lower half of the intermediate pressure turbine casing as described in
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項19に記載したように、高圧タービン段落、中圧タービン段落および低圧タービン段落のうち、少なくとも2つ以上を組み合わせてタービンケーシングに収容する蒸気タービンにおいて、前記中圧タービン段落のうち、中圧タービン初段落のタービンノズルに蒸気を供給する再熱用蒸気室をスクロール状に形成するとともに、スクロール状に形成する再熱用蒸気室を再熱用蒸気室上半部と再熱用蒸気室下半部とに区分けする一方、前記再熱用蒸気室上半部と前記再熱用蒸気室下半部とのそれぞれに複数本の再熱蒸気入口管を設けるものである。
In order to achieve the above object, the steam turbine according to the present invention is a combination of at least two of the high-pressure turbine stage, the intermediate-pressure turbine stage, and the low-pressure turbine stage as described in
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項20に記載したように、再熱用蒸気室上半部に設ける複数本の再熱蒸気入口管と、再熱用蒸気室下半部に設ける複数本の再熱蒸気入口管とは、中心横断線を基準に、互いを対向配置するものである。 In order to achieve the above-mentioned object, the steam turbine according to the present invention includes a plurality of reheat steam inlet pipes provided in the upper half of the reheat steam chamber, and a reheat. The plurality of reheat steam inlet tubes provided in the lower half of the steam chamber for use are arranged so as to face each other on the basis of the central transverse line.
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項21に記載したように、タービン段落、中圧タービン段落および低圧タービン段落のうち、少なくとも2つ以上を組み合わせてタービンケーシングに収容する蒸気タービンにおいて、前記中圧タービン段落のうち、中圧タービン初段落のタービンノズルに蒸気を供給する再熱用蒸気室をスクロール状に形成するとともに、スクロール状に形成する再熱用蒸気室を高圧用蒸気室上半部と再熱用蒸気室下半部とに区分けする一方、前記再熱用蒸気室上半部と前記再熱用蒸気室下半部とのそれぞれの接線方向に沿って再熱蒸気入口管を設ものである。
In order to achieve the above object, a steam turbine according to the present invention is a turbine that combines at least two of a turbine stage, an intermediate-pressure turbine stage, and a low-pressure turbine stage as described in
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項22に記載したように、高圧タービン段落、中圧タービン段落および低圧タービン段落のうち、少なくとも2つ以上を組み合わせてタービンケーシングに収容する蒸気タービンにおいて、前記タービンケーシングのうち、中圧用タービンケーシングから低圧タービンケーシングのタービン最終段落に至るまでの中間部分のタービンケーシング上半部およびタービンケーシング下半部とのそれぞれに低圧蒸気入口管を設けるものである。
In order to achieve the above-mentioned object, the steam turbine according to the present invention combines at least two of the high-pressure turbine stage, the intermediate-pressure turbine stage, and the low-pressure turbine stage as described in
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項23に記載したように、タービンケーシング上半部に設ける低圧蒸気入口管とタービンケーシング下半部に設ける低圧蒸気入口管とは、タービンケーシングの中心点に対して点対象に配置するものである。
In order to achieve the above-mentioned object, the steam turbine according to the present invention has a low-pressure steam inlet pipe provided in the upper half of the turbine casing and a low-pressure steam inlet provided in the lower half of the turbine casing as described in
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項24に記載したように、タービンケーシング上半部に設ける低圧蒸気入口管とタービンケーシング下半部に設ける低圧蒸気入口管とは、ともに、複数本であり、かつタービンケーシングの中心横断線に対して線対象に配置するものである。
In order to achieve the above-mentioned object, the steam turbine according to the present invention has a low-pressure steam inlet pipe provided in the upper half of the turbine casing and a low-pressure steam inlet provided in the lower half of the turbine casing as described in
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項25に記載したように、タービンケーシング上半部に設ける低圧蒸気入口管とタービンケーシング下半部に設ける低圧蒸気入口管とは、ともに、円筒状のタービンケーシングの接線方向で、かつタービンロータの回転方向に沿って配置するものである。
In order to achieve the above-mentioned object, the steam turbine according to the present invention has a low-pressure steam inlet pipe provided in the upper half of the turbine casing and a low-pressure steam inlet provided in the lower half of the turbine casing as described in
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項26に記載したように、タービンケーシング上半部に設ける低圧蒸気入口管とタービンケーシング下半部に設ける低圧蒸気入口管とは、ともに、円筒状のタービンケーシングの接線方向で、かつタービンロータの回転方向に沿って複数本配置するものである。
In order to achieve the above-mentioned object, the steam turbine according to the present invention has a low-pressure steam inlet pipe provided in the upper half of the turbine casing and a low-pressure steam inlet provided in the lower half of the turbine casing as described in
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項27に記載したように、高圧タービン段落、中圧タービン段落および低圧タービン段落のうち、少なくとも2つ以上を組み合わせてタービンケーシングに収容する蒸気タービンにおいて、前記低圧タービン段落のうち、低圧タービン初段落のタービンノズルに蒸気を供給する低圧用蒸気室をスクロール状に形成するとともに、スクロール状に形成する低圧用蒸気室を高圧用蒸気室上半部と低圧用蒸気室下半部とに区分けする一方、前記低圧用蒸気室上半部と前記低圧用蒸気室下半部とのそれぞれに複数本の低圧蒸気入口管を設けるものである。 In order to achieve the above object, the steam turbine according to the present invention is a combination of at least two of the high-pressure turbine stage, the intermediate-pressure turbine stage, and the low-pressure turbine stage. In the steam turbine housed in the turbine casing, a low pressure steam chamber for supplying steam to the turbine nozzle of the first stage of the low pressure turbine among the low pressure turbine stages is formed in a scroll shape, and a low pressure steam chamber formed in a scroll shape is formed. While dividing the upper half of the high pressure steam chamber and the lower half of the low pressure steam chamber, a plurality of low pressure steam inlet pipes are provided in each of the upper half of the low pressure steam chamber and the lower half of the low pressure steam chamber. It is provided.
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項28に記載したように、低圧用蒸気室上半部に設ける複数本の低圧蒸気入口管と、低圧用蒸気室下半部に設ける複数本の低圧蒸気入口管とは、中心横断線を基準に、互いを対向配置するものである。 In order to achieve the above-mentioned object, the steam turbine according to the present invention includes a plurality of low-pressure steam inlet pipes provided in the upper half of the low-pressure steam chamber and a low-pressure steam chamber. The plurality of low-pressure steam inlet pipes provided in the lower half are arranged so as to face each other with respect to the central transverse line.
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項29に記載したように、高圧タービン段落、中圧タービン段落および低圧タービン段落のうち、少なくとも2つ以上を組み合わせてタービンケーシングに収容する蒸気タービンにおいて、前記低圧タービン段落のうち、低圧タービン初段落のタービンノズルに蒸気を供給する低圧用蒸気室をスクロール状に形成するとともに、スクロール状に形成する低圧用蒸気室を低圧用蒸気室上半部と低圧用蒸気室下半部とに区分けする一方、前記低圧用蒸気室上半部と前記低圧用蒸気室下半部とのそれぞれの接線方向に沿って低圧蒸気入口管を設ものである。
In order to achieve the above-mentioned object, the steam turbine according to the present invention combines at least two of the high-pressure turbine stage, the intermediate-pressure turbine stage, and the low-pressure turbine stage as described in
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項30に記載したように、高圧タービン段落、中圧タービン段落および低圧タービン段落のうち、少なくとも2つ以上を組み合わせてタービンケーシングに収容する蒸気タービンにおいて、前記タービンケーシングのうち、中圧用タービンケーシングの中圧排気室に低圧蒸気入口管を設けるものである。 In order to achieve the above object, the steam turbine according to the present invention is a combination of at least two of the high-pressure turbine stage, the intermediate-pressure turbine stage, and the low-pressure turbine stage. In the steam turbine housed in the turbine casing, a low-pressure steam inlet pipe is provided in an intermediate pressure exhaust chamber of the intermediate pressure turbine casing among the turbine casings.
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項31に記載したように、高圧タービン段落、中圧タービン段落および低圧タービン段落のうち、少なくとも2つ以上を組み合わせてタービンケーシングに収容する蒸気タービンにおいて、前記高圧タービン段落、前記中圧タービン段落および前記低圧タービン段落のそれぞれに供給する蒸気のうち、少なくとも1つ以上を蒸気圧力120kgf/cm2、蒸気温度550℃にするとともに、定格出力を120MW以上にすることを特徴とするものである。
In order to achieve the above-mentioned object, the steam turbine according to the present invention combines at least two of the high-pressure turbine stage, the intermediate-pressure turbine stage, and the low-pressure turbine stage as described in
また、本発明に係る蒸気タービンは、上述の目的を達成するために、請求項32に記載したように、請求項31記載の蒸気タービンは、コンバインドサイクル発電プラントに適用するものである。
In order to achieve the above object, the steam turbine according to the present invention is applied to a combined cycle power plant as described in
本発明に係る蒸気タービンは、タービン高圧部、タービン中圧部およびタービン低圧部のうち、少なくとも二つ以上を組み合せたものを収容するタービンケーシングの上半部と下半部とのそれぞれの対向位置に蒸気入口管を設け、各蒸気入口管から供給される蒸気でタービンケーシング内を均等に加熱させるので、猫背または逆猫背現象を確実に防止することができ、猫背または逆猫背現象の防止に伴ってタービンロータに安定運転を行わせることができる。 The steam turbine according to the present invention is configured so that an upper half portion and a lower half portion of a turbine casing that accommodate a combination of at least two of a turbine high pressure portion, a turbine intermediate pressure portion, and a turbine low pressure portion are opposed to each other. A steam inlet pipe is provided in the turbine casing, and the inside of the turbine casing is heated evenly by the steam supplied from each steam inlet pipe, so that the stoop or reverse stoop phenomenon can be reliably prevented and accompanied by the prevention of stoop or reverse stoop phenomenon. Thus, the turbine rotor can be operated stably.
以下、本発明に係る蒸気タービンの実施形態を図面および図面に付した符号を引用して説明する。なお、本発明に係る蒸気タービンは、蒸気条件のうち、蒸気圧力を、例えば、120kgf/cm2以上、蒸気温度を、例えば550℃以上、出力を、例えば120MW以上にすることを設計要項とし、例えば、ガスタービン高温部を蒸気冷却するコンバインドサイクル発電プラントに適用される。また、本発明に係る蒸気タービンは、タービン高圧部、タービン中圧部、およびタービン低圧部のうち、少なくとも二つ以上を備えているが、これらタービン各部のうち、少なくとも二つ以上のものを組み合せて一つのケーシングに収容する、いわゆる一体タイプにしている。また、本発明に係る蒸気タービンの説明に先立ち、理解を容易にするために、最初に、従来の蒸気タービンを説明し、次に本発明に係る蒸気タービンを説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of a steam turbine according to the present invention will be described with reference to the drawings and reference numerals attached to the drawings. The steam turbine according to the present invention has a design requirement that, among steam conditions, the steam pressure is, for example, 120 kgf / cm 2 or more, the steam temperature is, for example, 550 ° C. or more, and the output is, for example, 120 MW or more. For example, the present invention is applied to a combined cycle power plant that steam-cools a gas turbine hot section. The steam turbine according to the present invention includes at least two or more of a turbine high-pressure part, a turbine intermediate-pressure part, and a turbine low-pressure part. A combination of at least two of these turbine parts. The so-called integral type is housed in a single casing. Prior to the description of the steam turbine according to the present invention, in order to facilitate understanding, a conventional steam turbine will be described first, and then the steam turbine according to the present invention will be described.
図37は、コンバインドサイクル発電プラントに適用している従来の蒸気タービンを示す概略縦断面図である。 FIG. 37 is a schematic longitudinal sectional view showing a conventional steam turbine applied to a combined cycle power plant.
図37に示す従来の蒸気タービンは、例えば高中低圧一体タイプとして適用しているもので、タービン高圧部1、タービン中圧部2およびタービン低圧部3を、一つの高中低圧一体タービンロータ(タービン軸)4にまとめてタービンケーシング5に収容させている。
The conventional steam turbine shown in FIG. 37 is applied, for example, as a high, medium, and low pressure integrated type. The turbine
高中低圧一体タイプの蒸気タービンは、タービン高圧部1、タービン中圧部2およびタービン低圧部3のそれぞれに、高圧タービン段落6、中圧タービン段落7および低圧タービン段落8を備え、各タービン段落6,7,8を蒸気の流れに向って複数段に配置する、軸流タイプになっている。
The high-medium-low pressure integrated type steam turbine includes a high-
各段落6,7,8は、図38に示すように、ダイアフラム外輪9とダイアフラム内輪10とで支持されるタービンノズル(タービン静翼)11と、高中低圧一体タービンロータ4に植設するタービン動翼12とを1組にして組み合せたもので、蒸気STの持つ熱エネルギの大部分をタービンノズル11で膨張させるようになっている。
As shown in FIG. 38, each of
また、高中低圧一体タイプの蒸気タービンは、高中低圧一体タービンロータ4の両端をジャーナル軸受13a,13bおよびスラスト軸受14で軸支している。
Further, in the high, medium and low pressure integrated type steam turbine, both ends of the high, medium and low pressure integrated
一方、タービンケーシング5は、タービン高圧部1、タービン中圧部2およびタービン低圧部3のそれぞれに対応させ、高圧タービン段落6を収容する高圧用タービンケーシング15、中圧タービン段落7を収容する中圧用タービンケーシング16および低圧タービン段落8を収容する低圧用タービンケーシング17のそれぞれに区分けする一方、各タービンケーシング15,16,17の中心横断線(水平継手面)HCLから半割れ状の2分割にし、2分割するそれぞれの頭部側を高圧用タービンケーシング上半部18、中圧用タービンケーシング上半部19および低圧用タービンケーシング上半部20とし、また、2分割するそれぞれの底部側を高圧用タービンケーシング下半部21、中圧用タービンケーシング下半部22および低圧用タービンケーシング下半部23として分けている。
On the other hand, the
また、高圧用タービンケーシング下半部21は、高圧蒸気入口管24と高圧蒸気出口管25とを備えている。さらに、中圧用タービンケーシング下半部22は、再熱蒸気入口管26を備えている。さらにまた、低圧用タービンケーシング下半部23は、低圧蒸気入口管27を備えるとともに、膨張仕事を終えたタービン排気を復水器(図示せず)に案内するタービン排気室28を備えている。
The
このような構成を備える従来の蒸気タービンにおいて、排熱回収ボイラ(図示せず)からの蒸気は、高圧用タービンケーシング下半部21の高圧蒸気入口管24を介して高圧用タービンケーシング15に供給され、高圧タービン段落6で膨張仕事をした後、タービン排気として高圧蒸気出口管25を介して排熱回収ボイラの再熱器(図示せず)に回収される。
In a conventional steam turbine having such a configuration, steam from an exhaust heat recovery boiler (not shown) is supplied to the high
再熱器は、回収する蒸気を再び高温、高圧化して中圧用タービンケーシング下半部22の再熱蒸気入口管26を介して再熱蒸気を中圧用タービンケーシング16に供給し、中圧タービン段落7で膨張仕事をさせた後、例えば排熱回収ボイラの、低圧ドラムからの低圧蒸気や軸シール後の低圧蒸気、あるいはガスタービン高温部を冷却させた蒸気等と低圧タービン下半部23の低圧蒸気入口管27を介して合流させ、蒸気量をより多く増加させて出力増加を図っている。
The reheater increases the temperature and pressure of the recovered steam again and supplies the reheated steam to the intermediate
合流する低圧蒸気は、低圧用タービンケーシング17の低圧タービン段落8で膨張仕事をした後、タービン排気としてタービン排気室28から復水器に供給される。
The low-pressure steam to be merged is expanded in the low-
このように、従来の蒸気タービンは、メンテナンスの利便性とは言え各タービンケーシング下半部21,22,23側にのみ各蒸気入口管24,26,27を備えているために、運転中、逆猫背が発生し、これに伴って上述の問題が発生していた。
As described above, the conventional steam turbine is provided with the
これに対して、本発明に係る蒸気タービンは、高圧蒸気(主蒸気)を適用対象とし、図1に示すように、高中低圧一体タービンロータ4を収容する高圧用タービンケーシング上半部18と高圧用タービンケーシング下半部21とのそれぞれに高圧蒸気入口管24a,24bを設けたものである。なお、他の構成部分は、図37に示す従来の蒸気タービンと同一なので、同一符号を付して、その説明を省略する。
On the other hand, the steam turbine according to the present invention applies high-pressure steam (main steam), and, as shown in FIG. The high pressure
高圧用タービンケーシング上半部18と高圧用タービンケーシング下半部21とのそれぞれに設けた高圧蒸気入口管24a,24bは、図2に示すように、高圧用タービンケーシング15の中心点Oに対して点対象に配置されている。
The high-pressure
このように、本実施形態は、高圧用タービンケーシング上半部18と高圧用タービンケーシング下半部21とのそれぞれに高圧蒸気入口管24a,24bを設け、各高圧蒸気入口管24a,24bを高圧用タービンケーシング15の中心点Oに対して点対象に配置して高圧用タービンケーシング15の全域を蒸気STの熱で均等に加熱するので、逆猫背現象を防止して蒸気タービンに安定運転を行なわせることができる。
As described above, in the present embodiment, the high pressure turbine casing
なお、本実施形態は、高圧用タービンケーシング15の中心点Oを境に点対象にして高圧用タービンケーシング上半部18と高圧用タービンケーシング下半部21とのそれぞれ高圧蒸気入口管24a,24bを設けたが、この例に限らず、例えば、図3に示すように、高圧用タービンケーシング上半部18に2本の高圧蒸気入口管24a1,24a2を設けるとともに、高圧用タービンケーシング下半部21にも2本の高圧蒸気入口管24b1,24b2を設け、高圧用タービンケーシング15の中心横断線HCLに対して線対象に配置してもよい。
In the present embodiment, high-pressure
図4は、例えば、高中低圧一体タイプのうち、高圧蒸気(主蒸気)を適用対象とする本発明にかかる蒸気タービンの第2実施形態を示す概略縦断面図である。なお、第1実施形態の構成部分と同一部分には、同一符号を付す。 FIG. 4 is a schematic longitudinal sectional view showing a second embodiment of the steam turbine according to the present invention to which high-pressure steam (main steam) is applied, for example, among the high, medium, and low pressure integrated types. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as the component of 1st Embodiment.
本実施形態に係る蒸気タービンは、第1実施形態と同様に、高中低圧一体タービンロータ4を収容する高圧用タービンケーシング上半部18と高圧用タービンケーシング下半部21とのそれぞれに高圧蒸気入口管24a,24bを設けたものである。
As in the first embodiment, the steam turbine according to this embodiment has a high-pressure steam inlet in each of the high-pressure turbine casing
高圧用タービンケーシング上半部18と高圧用タービンケーシング下半部21とのそれぞれに設けた高圧蒸気入口管24a,24bは、図5に示すように、円筒状の高圧用タービンケーシング15の接線方向で、かつ高中低圧一体タービンロータ4の回転方向に沿って設けたものである。
As shown in FIG. 5, the high-pressure
このように、本実施形態は、円筒状の高圧用タービンケーシング上半部18と円筒状の高圧用タービンケーシング下半部21とのそれぞれの接線方向で、かつ高中低圧一体タービンロータ4の回転方向に沿って高圧蒸気入口管24a,24bを設けるとともに、高圧蒸気入口管24a,24bを高圧用タービンケーシング15の中心点Oに対して反対向きに設置し、蒸気STの噴流力をバランスさせ、かつ高圧用タービンケーシング15を均等に加熱するので、逆猫背現象を防止して蒸気タービンに安定運転を行わせることができる。
As described above, in the present embodiment, the cylindrical high-pressure turbine casing
なお、本実施形態は、高圧用タービンケーシング上半部18と高圧用タービンケーシング下半部21とのそれぞれの接線方向で、かつ高中低圧一体タービンロータ4の回転方向に沿って高圧蒸気入口管24a,24bを設けたが、この例に限らず、例えば、図6に示すように、高圧用タービンケーシング上半部18の接線方向に沿って2本の高圧蒸気入口管24a1,24a2と高圧用タービンケーシング下半部21の接線方向に沿って2本の高圧蒸気入口管24b1、24b2とを設けてもよい。
In the present embodiment, the high-pressure
図7は、例えば、高中低圧一体タイプのうち、高圧蒸気を適用対象とする本発明にかかる蒸気タービンの第3実施形態を示す概略縦断面図である。なお、第1実施形態の構成部分と同一部分には、同一符号を付す。 FIG. 7 is a schematic longitudinal sectional view showing a third embodiment of the steam turbine according to the present invention to which high-pressure steam is applied, for example, among the high, medium, and low pressure integrated types. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as the component of 1st Embodiment.
本実施形態に係る蒸気タービンは、第1実施形態と同様に、高圧用タービンケーシング上半部18と高圧用タービンケーシング下半部21とのそれぞれに高圧蒸気入口管24a,24bを設けるとともに、高圧タービン段落6のうち、高圧タービン初段落から、例えば、高圧タービン4段落等の高圧タービン中間段落までを収容する高圧用タービンケーシング15を高圧用タービン外部ケーシング29と高圧用タービン内部ケーシング30との部分2重ケーシング構造にする一方、残りの高圧タービン段落を収容する高圧用タービンケーシング15を一重ケーシング構造にするものである。
Similarly to the first embodiment, the steam turbine according to the present embodiment is provided with high-pressure
このように、本実施形態は、高圧タービン段落6のうち、高圧タービン初段落から高圧タービン中間段落までを収容する高圧用タービンケーシング15を高圧用タービン外部ケーシング29と高圧用タービン内部ケーシング30との部分2重ケーシング構造にするので、運転中に発生する熱応力や熱変形を分散させて低く抑えることができ、蒸気条件の高温化、高圧化に対して蒸気タービンを充分に対処させて安定運転を行わせることができる。
Thus, in the present embodiment, among the high-
なお、本実施形態は、高圧タービン段落6のうち、高圧タービン初段落から高圧タービン中間段落までを収容する高圧用タービンケーシング15を高圧用タービン外部ケーシング29と高圧用タービン内部ケーシング30との部分2重ケーシング構造にしているが、この例に限らず、例えば、図8に示すように、蒸気圧力が90kgf/cm2以上、蒸気温度が480℃以上のうち、少なくともいずれか一方の蒸気条件領域SCARを高圧用タービン外部ケーシング29と高圧用タービン内部ケーシング30との部分2重ケーシング構造にしてもよい。
In the present embodiment, among the high-
蒸気圧力が90kgf/cm2以上、蒸気温度が480℃以上のうち、少なくともいずれか一方の蒸気条件領域SCARを高圧用タービン外部ケーシング29と高圧用タービン内部ケーシング30との部分2重ケーシング構造にするのは、次の理由に基づく。
Of the steam pressure of 90 kgf / cm 2 or more and the steam temperature of 480 ° C. or more, at least one of the steam condition areas SCAR is made a partial double casing structure of the high-pressure turbine
一般に、高圧用タービンケーシングに使用する材料は、図11に示すように、耐力特性値Kが蒸気温度の増加とともに破線で示すように変動し、また、105時間破断強度特性値Lが蒸気温度の増加とともに実線で示すように変動し、蒸気温度480℃で耐力特性値Kと105時間破断強度特性値Lとが交差している。このため、設計では、蒸気温度480℃以下で耐力特性値Kを安全保証値として採用するとともに、蒸気温度480℃以上で105時間破断強度特性値Lを安全保証値として採用している。 In general, materials used for the high pressure turbine casing, as shown in FIG. 11, yield strength characteristic value K varies as indicated by a broken line with an increase in the steam temperature and, 10 5 hours rupture strength characteristic value L steam temperature with increasing fluctuates as shown by the solid line, and a yield strength characteristic value K and 10 5 hours rupture strength characteristic values L at the steam temperature 480 ° C. intersect. Therefore, in the design, while adopting as a safety guaranteed yield strength characteristic value K at a steam temperature 480 ° C. or less, it is employed as a safety guarantee value 105 hours rupture strength characteristic value L at a steam temperature 480 ° C. or higher.
このように、蒸気温度が480℃を境に耐力特性値Kと105時間破断強度特性値Lとが入れ替わるので、実設計では、図12に示すように、強度保証基準特性値Mを連続実線としてプロットし、この線図の値以下のものを設計基準にしている。特に、図12では、蒸気温度が480℃以上になると強度が極端に低下することがわかっている。なお、蒸気温度が480℃のとき、蒸気圧力は90kgf/cm2に相当する。 Thus, since the load-bearing properties bordering steam temperature 480 ° C. value K and 10 5 hours rupture strength characteristic values L are switched, the actual design, as shown in FIG. 12, continuous strength guaranteed reference characteristic value M solid The values below this diagram are used as design criteria. In particular, in FIG. 12, it is known that the strength is extremely reduced when the steam temperature is 480 ° C. or higher. When the steam temperature is 480 ° C., the steam pressure corresponds to 90 kgf / cm 2 .
したがって、本実施形態では、図11および図12を勘案して蒸気条件のうち、蒸気温度が480℃以上および蒸気圧力が90kgf/cm2以上のうち、少なくともいずれか一方の蒸気条件領域SCARにおける高圧用タービンケーシング15を、高圧用タービン外部ケーシング29と高圧用タービン内部ケーシング30との部分2重ケーシング構造にし、熱応力や熱変形に対する強度保証を行うものである。
Therefore, in the present embodiment, in consideration of FIG. 11 and FIG. 12, among the steam conditions, the high pressure in the steam condition region SCAR in at least one of the steam temperature of 480 ° C. or more and the steam pressure of 90 kgf / cm 2 or more. The
図9は、例えば高中低圧一体タイプのうち、高圧蒸気を適用対象とする本発明に係る蒸気タービンの第4実施形態を説明するために用いる概略縦断面図である。なお、第1実施形態の構成部分と同一部分には、同一符号を付す。 FIG. 9 is a schematic longitudinal sectional view used for explaining a fourth embodiment of the steam turbine according to the present invention to which high-pressure steam is applied, for example, among the high, medium, and low pressure integrated types. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as the component of 1st Embodiment.
本実施形態に係る蒸気タービンは、第3実施形態と同様に、高圧用タービンケーシング上半部18と高圧用タービンケーシング下半部21とのそれぞれに高圧蒸気入口管24a,24bを設けるとともに、高圧タービン段落6のうち、高圧タービン初段落から、例えば、高圧タービン4段落等の高圧タービン中間段落までを収容する高圧用タービンケーシング15を高圧用タービン外部ケーシング29と高圧用タービン内部ケーシング30との部分2重ケーシング構造にする一方、高圧用タービン外部ケーシング29の材料をCrを1wt%〜3wt%を含むCrMoV鋼に設定し、高圧用タービン内部ケーシング30の材料をCrを8wt%〜10wt%を含む9Cr基鋼およびCrを9.5wt%〜12.5wt%を含む12Cr基鋼のうち、いずれか一方を設定するものである。
Similarly to the third embodiment, the steam turbine according to the present embodiment is provided with high-pressure
このように、本実施形態は、高圧用タービンケーシング29の材料をCrMoV鋼に設定するとともに、高圧用タービン内部ケーシング30の材料を9Cr基鋼および12Cr基鋼のうち、いずれか一方に設定するので、高圧蒸気入口管24a,24bのそれぞれの高圧用タービンケーシング上半部18と高圧用タービンケーシング下半部21とへの対向配置に伴う逆猫背防止と相まって、蒸気条件の高温化、高圧化に伴う熱応力や熱変形の発生を低く抑えて蒸気タービンに安定運転を行わせることができる。
Thus, in this embodiment, the material of the high
なお、本実施形態は、高圧用タービン外部ケーシング29の材料をCrMoV鋼に設定し、高圧用タービン内部ケーシング30の材料を9Cr基鋼および12Cr基鋼のうち、いずれか一方を設定しているが、この例に限らず、例えば、図10に示すように、高圧用タービン外部ケーシング29、高圧用タービン内部ケーシング30ともに、Crを1wt%〜3wt%を含むCrMoV鋼を用いてもよい。
In the present embodiment, the material of the high pressure turbine
図13は、例えば高中低圧一体タイプのうち、高圧蒸気を適用対象とする本発明に係る蒸気タービンの第5実施形態を説明するために用いる概略縦断面図である。なお、第1実施形態の構成部分と同一部分には、同一符号を付す。 FIG. 13: is a schematic longitudinal cross-sectional view used in order to demonstrate 5th Embodiment of the steam turbine which concerns on this invention which uses a high pressure steam among high, medium, and low pressure integrated types, for example. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as the component of 1st Embodiment.
本実施形態に係る蒸気タービンは、図7で示す第3実施形態と同様に、高圧用タービンケーシング上半部18と高圧用タービンケーシング下半部21とのそれぞれに高圧蒸気入口管24a,24bを設けるとともに、高圧タービン段落6のうち、高圧タービン初段落から、例えば、高圧タービン4段落等の高圧タービン中間段落までを収容する高圧用タービンケーシング15を高圧用タービン外部ケーシング29と高圧用タービン内部ケーシング30との部分2重ケーシング構造にする一方、図13に示すように、部分2重ケーシング構造に収容される高圧タービン段落6のタービンノズル11とタービン動翼12とのうち、タービン動翼12の高中低圧一体タービンロータ4の中心CLを通る翼ルート部(翼根元部)直径をDrとし、タービン動翼12の高中低圧一体タービンロータ4の中心CLを通る翼チップ部(翼先端部)直径をDtとすると、高圧タービン段落6におけるタービン動翼12の直径比Dr/Dtを
[数3]
0.85<Dr/Dt<0.95
の範囲内に設定したものである。
In the steam turbine according to this embodiment, high-pressure
0.85 <Dr / Dt <0.95
It is set within the range of.
一般に、コンバインドサイクル発電プラントに適用する蒸気タービンは、タービン高圧部1における高中低圧一体タービンロータ4の軸径Dを、コンベンショナル発電プラント(蒸気タービン単体)のそれに較べて太くしている。これは、高中低圧一体タービンロータ4に発生する回転トルクの大小に起因する。
In general, in a steam turbine applied to a combined cycle power plant, the shaft diameter D of the high / medium / low pressure integrated
すなわち、コンベンショナル発電プラントは、図14に示すように、タービン高圧部1、タービン中圧部2、タービン低圧部3および発電機31を互いに軸直結させ、一つの軸としてタービンロータ32を形成している。このため、タービン高圧部1は、自身を回転させる回転トルクと発電機31を回転させる回転トルクとの合計二つの回転トルクで済み、軸径を比較的細くしても安定運転を行わせることができた。
That is, as shown in FIG. 14, the conventional power plant has a turbine
しかし、コンバインドサイクル発電プラントは、構造上の制約とメンテナンスの利便性との兼合いから、図15に示すように、ガスタービン33を基点にタービン高圧部1、タービン中圧部2、タービン低圧部3および高中低圧一体タービンロータ4を一つのタービンケーシング(図示せず)に収容するとともに、発電機31を軸直結させるか、あるいは図16に示すように、ガスタービン33を基点に発電機31をタービン高圧部1、タービン中圧部2、タービン低圧部3の高中低圧一体タービンロータ4に軸直結させている。このため、タービン高圧部1は、自身の回転トルク、発電機31の回転トルク、ガスタービン33の回転トルクの合計三つの回転トルクが必要であり、上述コンベンショナル発電プラントに較べて軸径Dを太くし、高いねじり強度を確保させていた。
However, in the combined cycle power plant, the turbine
このように、コンバインドサイクル発電プラントに適用する高中低圧一体タービンロータ4の軸径Dがコンベンショナル発電プラントのタービンロータの軸径に較べて太くなると、タービン動翼12は、翼ルート部直径Drを必然的に太くすることになるが、蒸気流量は変わらないので、翼出口面積を一定に維持させるために翼長を短くさせる必要がある。
Thus, when the shaft diameter D of the high, medium, and low pressure integrated
ここで、高圧タービン段落6におけるタービン動翼12は、翼長をHb、翼幅Wbとするとき、翼長翼幅比Hb/WbをHb/Wb<1にすると、二次流れ損失が大きくなって翼効率を著しく悪くする。
Here, in the
このため、高圧タービン段落6におけるタービン動翼12は、翼長Hbを長くすることが望ましく、翼効率向上の点から直径比Dr/Dtを小さくすることが望まれる。
For this reason, it is desirable that the
コンバインドサイクル発電プラントは、蒸気タービンの出力を120MW以上に設計しているので、タービン動翼12の翼幅Wbを最小20mm、翼ルート部直径Drを最小800mmにするのが限界である。
In the combined cycle power plant, the output of the steam turbine is designed to be 120 MW or more. Therefore, it is the limit that the blade width Wb of the
したがって、本実施形態では、直径比Dr/Dtを、
[数4]
Dr/Dt<(Dt−2Hb)/Dt
=1−2Hb/Dt
≒1−2Wb/(Dr+2Wb)
≒1−2×20/(800+2×20)
≒0.95
Therefore, in this embodiment, the diameter ratio Dr / Dt is
[Equation 4]
Dr / Dt <(Dt-2Hb) / Dt
= 1-2Hb / Dt
≒ 1-2Wb / (Dr + 2Wb)
≒ 1-2 × 20 / (800 + 2 × 20)
≈ 0.95
つまり、タービン動翼12は、直径比Dr/Dtを、Dr/Dt<0.95の範囲に設定することが翼効率を高く維持させる上で重要となる。
That is, it is important for the
他方、タービン高圧部1における部分2重ケーシング構造に収容している高圧タービン段落6が蒸気温度480℃以上にさらされているので、タービン動翼12や高中低圧一体タービンロータ4の耐力特性値Kおよび105時間破断強度特性値Lも、図11に示す特性線図になっている。このため、タービン動翼12は、高温強度低下の心配があり、むやみに翼長Hbを長くするとクリープ損傷等が発生し、危険状態になる。
On the other hand, since the high
一般に、蒸気タービンは、図13に示すタービン動翼12の翼植込み部34を高中低圧一体タービンロータ4の中心線CLの応力とほぼ同一値に設計している。また、蒸気タービンは、タービン動翼12の翼ルート部直径Drを段落効率と製造能力とを総合的に勘案して設計している。したがって、出力120MW以上の蒸気タービンでは、出力が大きくなっても翼ルート部直径Drが一定であり、図17に示すように、翼植込み部応力pと高中低圧一体タービンロータ4の中心部周方向応力qとがタービン動翼12の直径比Dr/Dtの増加するにつれて減少し、ついに平坦状の飽和になる。
In general, in the steam turbine, the
このような蒸気タービンは、高直径比Dr/Dtの領域でも、高中低圧一体タービンロータ4の中心部周方向応力qが強度的に限界値に近づいているので、それ以上大きく超える応力での設計製造が難しい。また、低直径比Dr/Dtの領域では、直径比Dr/Dtの減少に伴ってタービン動翼12の翼植込み部応力pが高中低圧一体タービンロータ4の中心部周方向応力qを超えて大きいから、この領域での設計製造も難しい。タービン動翼12の翼植込み部応力pが高中低圧一体タービンロータ4の中心部周方向応力qと交差する位置は、0.85であり、タービン動翼12の直径比Dr/Dtが0.85以下のとき、強度保証の点で難しくなる。
In such a steam turbine, even in the region of the high diameter ratio Dr / Dt, since the central portion circumferential stress q of the high, medium, and low pressure integrated
したがって、タービン動翼12の直径比Dr/Dtが少なくとも、0.85<Dr/Dtの範囲に設定することが、タービン回転部の高温強度を保証する点で重要である。
Therefore, it is important to set the diameter ratio Dr / Dt of the
このように、本実施形態は、タービン動翼12の直径比Dr/Dtを、
[数5]
0.85<Dr/Dt<0.95
に設定するので、2次流れによる影響を少なくして翼効率を向上させることができ、高温強度を保証して蒸気タービンに安定運転を行わせることができる。
Thus, in this embodiment, the diameter ratio Dr / Dt of the
[Equation 5]
0.85 <Dr / Dt <0.95
Therefore, the blade efficiency can be improved by reducing the influence of the secondary flow, and high temperature strength can be ensured and the steam turbine can be operated stably.
図18は、例えば高中低圧一体タイプのうち、高圧蒸気を適用対象とする本発明に係る蒸気タービンの第6実施形態を説明するために用いる概略縦断面図である。なお、第1実施形態の構成部分と同一部分には、同一符号を付す。 FIG. 18 is a schematic longitudinal sectional view used for explaining a sixth embodiment of the steam turbine according to the present invention to which high pressure steam is applied, for example, among high, medium and low pressure integrated types. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as the component of 1st Embodiment.
本実施形態に係る蒸気タービンは、タービン高圧部1の初段落のタービンノズル11に蒸気を供給する高圧用蒸気室35の中心横断線HCLから半割れ状の2分割にし、2分割する頭部側を高圧用蒸気室上半部36とし、その底部側を高圧用蒸気室下半部37として分けるとともに、各高圧用蒸気室上下半部36,37をスクロール(渦巻)形状に形成するものである。
The steam turbine according to this embodiment is divided into two half-splits from the central transverse line HCL of the high-
また、スクロール形状の高圧用蒸気室上半部36および高圧用蒸気室下半部37のそれぞれには、高圧蒸気入口管24a1,24a2,24b1,24b2が鉛直方向に沿ってそれぞれ互いの蒸気STの向きを変えて対向配置させ、少なくとも2本以上を備えたものである。
The scroll-shaped high pressure steam chamber
このように、本実施形態は、高圧用蒸気室上半部36と高圧用蒸気室下半部37とに区分けする高圧用蒸気室35をスクロール状に形成して流入する蒸気STの流れをタービンノズル11の全周に均一に分配するとともに、高圧用蒸気室上半部36と高圧用蒸気室下半部37とのそれぞれに設ける高圧蒸気入口管24a1,24a2,24b1,24b2を鉛直方向に沿って互いの蒸気STの向きを変えて対向配置し、猫背または逆猫背を防止させるので、タービン動翼に流れる蒸気の流入角損失を少なくさせ翼効率を高くすることができ、猫背防止または逆猫背防止による蒸気タービンに安定運転を行わせることができる。
As described above, in the present embodiment, the high-
なお、本実施形態は、高圧用蒸気室上半部36と高圧用蒸気室下半部37とに区分けする高圧用蒸気室35をスクロール状に形成するとともに、各高圧用蒸気室上下半部24a1,24a2,24b1,24b2のそれぞれに、鉛直方向に沿い、かつ蒸気ST流れの向きを互いに逆にする対応位置に高圧蒸気入口管24a1,24a2,24b1,24b2をそれぞれ少なくとも2本以上設置したが、この例に限らず、例えば、図19に示すように、スクロール形状の高圧用蒸気室上下半部36,37のそれぞれの接線方向に沿って少なくとも1本以上の高圧蒸気入口管24a,24bを備えてもよい。
In the present embodiment, the high-
図20は、例えば高中低圧一体タイプのうち、再熱蒸気を適用対象とする本発明に係る蒸気タービンの第7実施形態を示す概略縦断面図である。なお、再熱蒸気を適用対象とする本発明に係る蒸気タービンは、蒸気条件のうち、蒸気圧力を、例えば120kgf/cm2以上にすることを設計要項とし、例えば、ガスタービン高温部を蒸気冷却するコンバインドサイクル発電プラントに適用される。また、第1実施形態の構成部分と同一部分には、同一符号を付す。 FIG. 20 is a schematic longitudinal cross-sectional view showing a seventh embodiment of the steam turbine according to the present invention to which reheat steam is applied, for example, among the high, medium, and low pressure integrated types. Note that the steam turbine according to the present invention to which reheat steam is applied has a design requirement that the steam pressure is, for example, 120 kgf / cm 2 or more among the steam conditions. Applied to combined cycle power plant. Moreover, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as the component of 1st Embodiment.
本実施形態に係る蒸気タービンは、高中低圧一体タービンロータ4を収容する中圧用タービンケーシング上半部19と中圧用タービンケーシング下半部22とのそれぞれに再熱蒸気入口管26a,26bを設けたものである。なお、他の構成部分は、図37に示す従来の蒸気タービンと同一なので、同一符号を付して、その説明を省略する。
In the steam turbine according to the present embodiment, reheat
中圧用タービンケーシング上半部19と中圧用タービンケーシング下半部22との設けた再熱蒸気入口管26a,26bは、図21に示すように、中圧用タービンケーシング16の中心点Oに対して点対象に配置されている。
Reheat
このように、本実施形態は、中圧用タービンケーシング上半部19と中圧用タービンケーシング下半部22とのそれぞれに再熱蒸気入口管26a,26bを設け、各再熱蒸気入口管26a,26bを中圧用タービンケーシング16の中心点Oに対して点対象に配置して中圧用タービンケーシング16の全域を蒸気STの熱で均等に加熱するので、猫背現象または逆猫背現象を防止して蒸気タービンに安定運転を行わせることができる。
As described above, in this embodiment, the reheat
なお、本実施形態は、中圧用タービンケーシング16の中心点Oを境に点対象にして中圧用タービンケーシング上半部19と中圧用タービンケーシング下半部22とのそれぞれに再熱蒸気入口管26a,26bを設けたが、この例に限らず、例えば、図22に示すように、中圧用タービンケーシング上半部19に2本の再熱蒸気入口管26a1,26a2を設けるとともに、中圧用タービンケーシング下半部22に2本の再熱蒸気入口管26b1,26b2を設け、中圧用タービンケーシング16の中心横断線HCLに対して線対象に配置してもよい。
In the present embodiment, the reheat
図23は、例えば、高中低圧一体タイプのうち、再熱蒸気を適用対象とする本発明に係る蒸気タービンの第8実施形態を示す概略縦断面図である。なお、第1実施形態の構成部分と同一部分には、同一符号を付す。 FIG. 23 is a schematic longitudinal sectional view showing an eighth embodiment of a steam turbine according to the present invention to which reheat steam is applied, for example, among high, medium, and low pressure integrated types. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as the component of 1st Embodiment.
本実施形態に係る蒸気タービンは、第1実施形態と同様に、高中低圧一体タービンロータ4を収容する中圧用タービンケーシング上半部19と中圧用タービンケーシング下半部22とのそれぞれに高圧蒸気入口管24a,24bを設けたものである。
As in the first embodiment, the steam turbine according to the present embodiment has a high-pressure steam inlet in each of the intermediate-pressure turbine casing
中圧用タービンケーシング上半部19と中圧用タービンケーシング下半部22とのそれぞれに設けた再熱蒸気入口管26a,26bは、図24に示すように、円筒状の中圧用タービンケーシング16の接線方向で、かつ高中低圧一体タービンロータ4の回転方向に沿って設けたものである。
Reheat
このように、本実施形態は、円筒状の中圧用タービンケーシング上半部19と円筒状の中圧用タービンケーシング下半部22とのそれぞれの接線方向で、かつ高中低圧一体タービンロータ4の回転方向に沿って再熱蒸気入口管26a,26bを設けるとともに、再熱蒸気入口管26a,26bを中圧用タービンケーシング16の中心点Oに対して反対向きに設置し、蒸気STの噴流力をバランスさせ、かつ中圧用タービンケーシング16を均等に加熱するので、猫背現象または逆猫背現象を防止して蒸気タービンに安定運転を行わせることができる。
Thus, the present embodiment is the tangential direction of the cylindrical intermediate pressure turbine casing
なお、本実施形態は、中圧用タービンケーシング上半部19と中圧用タービンケーシング下半部22とのそれぞれの接線方向で、かつ高中低圧一体タービンロータ4の回転方向に沿って再熱蒸気入口管26a,26bを設けたが、この例に限らず、例えば、図25に示すように、中圧用タービンケーシング上半部19の接線方向に沿って2本の再熱蒸気入口管26a1,26a2と中圧用タービンケーシング下半部22の接線方向に沿って2本の高圧蒸気入口管26a1,26a2とを設けてもよい。
In the present embodiment, the reheat steam inlet pipe is tangential to each of the intermediate pressure turbine casing
図26は、例えば高中低圧一体タイプのうち、再熱蒸気を適用対象とする本発明に係る蒸気タービンの第9実施形態を説明するために用いる概略縦断面図である。なお、第1実施形態の構成部分と同一部分には、同一符号を付す。 FIG. 26 is a schematic longitudinal sectional view used for explaining a ninth embodiment of a steam turbine according to the present invention to which reheat steam is applied, for example, among high-, medium- and low-pressure integrated types. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as the component of 1st Embodiment.
本実施形態に係る蒸気タービンは、タービン中圧部2の初段落のタービンノズル38に蒸気を供給する再熱用蒸気室39の中心横断線HCLから半割れ状の2分割にし、2分割する頭部側を再熱用蒸気室上半部40とし、その底部側を再熱用蒸気室下半部41として分けるとともに、各再熱用蒸気室上下半部40,41をスクロール(渦巻)形状に形成するものである。
The steam turbine according to the present embodiment is divided into two half-splits from the central transverse line HCL of the reheating
また、スクロール形状の再熱用蒸気室上半部40および再熱用蒸気室下半部41のそれぞれには、再熱蒸気入口管26a1,26a2,26b1,26b2が鉛直方向に沿って互いに蒸気STの向きを変えて対向配置させ、少なくとも2本以上を備えたものである。
In addition, reheat steam inlet pipes 26a1, 26a2, 26b1, 26b2 are connected to each other along the vertical direction in the scroll-shaped reheat steam chamber
このように、本実施形態は、再熱用蒸気室上半部40と再熱用蒸気室下半部41とに区分けする再熱用蒸気室39をスクロール形状に形成して流入する蒸気STの流れをタービンノズル38の全周に均一に分配するとともに、再熱用蒸気室上半部40と再熱用蒸気室下半部41とのそれぞれに設ける再熱蒸気入口管26a1,26a2,26b1,26b2を鉛直方向に沿って互いの蒸気STの向きを変えて対向配置し、猫背または逆猫背を防止させるので、タービン動翼に流れる蒸気の流入角損失を少なくさせ、翼効率を高くすることができ、逆猫背防止による蒸気タービンに安定運転を行わせることができる。
Thus, in this embodiment, the reheating
なお、本実施形態は、再熱用蒸気室上半部40と再熱用蒸気室下半部41とに区分けする蒸気室39をスクロール形状に形成するとともに、各再熱用蒸気室上下半部40,41のそれぞれに、鉛直方向に沿い、かつ蒸気ST流れの向きを互いに逆にする対応位置に再熱蒸気入口管26a1,26a2,26b1,26b2をそれぞれ少なくとも2本以上設置したが、この例に限らず、例えば、図26に示すように、スクロール形状の再熱用蒸気室上下半部40,41のそれぞれの接線方向に沿って少なくとも1本以上の再熱蒸気入口管26a,26bを備えてもよい。
In the present embodiment, the
図28は、例えば高中低圧一体タイプのうち、タービン低圧蒸気を適用対象とする本発明に係る蒸気タービンの第10実施形態を示す概略縦断面図である。なお、本発明に係る蒸気タービンは、蒸気条件のうち、蒸気圧力を、例えば120kgf/cm2以上、蒸気温度を、例えば550℃以上、出力を、例えば120MW以上にすることを設計要項とし、例えば、ガスタービン高温部を蒸気冷却するコンバインドサイクル発電プラントに適用される。また、第1実施形態の構成部分と同一部分には、同一符号を付す。 FIG. 28 is a schematic longitudinal sectional view showing a tenth embodiment of a steam turbine according to the present invention to which turbine low-pressure steam is applied, for example, among high-, medium- and low-pressure integrated types. In the steam turbine according to the present invention, the steam pressure is, for example, 120 kgf / cm 2 or more, the steam temperature is, for example, 550 ° C. or more, and the output is, for example, 120 MW or more. It is applied to a combined cycle power plant that cools a gas turbine hot section with steam. Moreover, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as the component of 1st Embodiment.
本実施形態に係る蒸気タービンは、高中低圧一体タービンロータ4を収容する中圧用タービンケーシング16から低圧用タービンケーシング17のタービン最終段落に至るまでの中間部分のタービンケーシング上半部42およびタービンケーシング下半部43とのそれぞれに低圧蒸気入口管27a,27bを設けたものである。
The steam turbine according to the present embodiment includes a turbine casing
なお、他の構成部分は、図37に示す従来の蒸気タービンと同一なので、同一符号を付して、その説明を省略する。 Since the other components are the same as those of the conventional steam turbine shown in FIG. 37, the same reference numerals are given and description thereof is omitted.
タービンケーシング上半部42とタービンケーシング下半部43とのそれぞれ設けた低圧蒸気入口管27a,27bは、図29に示すように、タービンケーシング5の中心点Oに対して点対象に配置されている。
The low-pressure
このように、本実施形態は、タービンケーシング上半部42とタービンケーシング下半部43とのそれぞれに低圧蒸気入口管27a,27bを設け、各低圧蒸気入口管27a,27bをタービンケーシング5の中心点Oに対して点対象に配置してタービンケーシング5の全域を蒸気STの熱で均等に加熱するので、逆猫背現象を防止して蒸気タービンに安定運転を行わせることができる。
Thus, in the present embodiment, the low-pressure
なお、本実施形態は、タービンケーシング5の中心点Oを境に点対象にしてタービンケーシング上半部42とタービンケーシング下半部43とのそれぞれに低圧蒸気入口管27a,27bを設けたが、この例に限らず、例えば、図30に示すように、タービンケーシング上半部42に2本の低圧蒸気入口管27a1,27a2を設けるとともに、タービンケーシング下半部42に2本の低圧蒸気入口管27b1,27b2を設け、タービンケーシング5の中心横断線HCLに対して線対象に配置してもよい。
In this embodiment, the low pressure
図31は、例えば、高中低圧一体タイプのうち、低圧蒸気を適用対象とする本発明に係る蒸気タービンの第11実施形態を示す概略縦断面図である。なお、第1実施形態の構成部分と同一部分には、同一符号を付す。 FIG. 31 is a schematic longitudinal sectional view showing an eleventh embodiment of a steam turbine according to the present invention to which low-pressure steam is applied, for example, among high, medium, and low pressure integrated types. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as the component of 1st Embodiment.
本実施形態に係る蒸気タービンは、第10実施形態と同様に、高中低圧一体タービンロータ4を収容する中圧用タービンケーシング16から低圧用タービンケーシング17のタービン最終段落に至るまでの中間部分のタービンケーシング上半部42およびタービンケーシング下半部43とのそれぞれに低圧蒸気入口管27a,27bを設けたものである。
Similarly to the tenth embodiment, the steam turbine according to the present embodiment is a turbine casing at an intermediate portion from the intermediate
タービンケーシング上半部42とタービンケーシング下半部43とのそれぞれに設けた低圧蒸気入口管27a,27bは、図32に示すように、タービンケーシング5の接線方向で、かつ高中低圧一体タービンロータ4の回転方向に沿って設けたものである。
As shown in FIG. 32, the low pressure
このように、本実施形態は、円筒状のタービンケーシング上半部42と円筒状のタービンケーシング下半部43とのそれぞれの接線方向で、かつ高中低圧一体タービンロータ4の回転方向に沿って低圧蒸気入口管27a,27bを設けるとともに、低圧蒸気入口管27a,27bをタービンケーシング5の中心点Oに対して反対向きに設置し、蒸気STの噴流力をバランスさせ、かつタービンケーシング5を均等に加熱するので、猫背現象または逆猫背現象を防止して蒸気タービンに安定運転を行わせることができる。
Thus, in this embodiment, the low pressure along the tangential direction of the cylindrical turbine casing
なお、本実施形態は、タービンケーシング上半部42とタービンケーシング下半部43とのそれぞれの接線方向で、かつ高中低圧一体タービンロータ4の回転方向に沿って低圧蒸気入口管27a,27bを設けたが、この例に限らず、例えば、図33に示すように、タービンケーシング上半部42の接線方向に沿って2本の低圧蒸気入口管27a1,27a2とタービンケーシング下半部43の接線方向に沿って2本の低圧蒸気入口管27a1,27a2とを設けてもよい。
In the present embodiment, low-pressure
図34は、例えば高中低圧一体タイプのうち、低圧蒸気を適用対象とする本発明に係る蒸気タービンの第12実施形態を説明するために用いる概略縦断面図である。なお、第1実施形態の構成部分と同一部分には、同一符号を付す。 FIG. 34 is a schematic longitudinal sectional view used for explaining a twelfth embodiment of a steam turbine according to the present invention to which low-pressure steam is applied, for example, among high-, medium- and low-pressure integrated types. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as the component of 1st Embodiment.
本実施形態に係る蒸気タービンは、タービン低圧部3の初段落のタービンノズル44に蒸気を供給する低圧用蒸気室45の中心横断線HCLから半割れ状の2分割にし、2分割する頭部側を低圧用蒸気室上半部46とし、その底部側を低圧用蒸気室下半部47として分けるとともに、各蒸気室上下半部46,47をスクロール(渦巻)形状に形成するものである。
The steam turbine according to the present embodiment is divided into two half-splits from the central transverse line HCL of the low-
また、スクロール形状の低圧用蒸気室上半部46および低圧用蒸気室下半部47のそれぞれには、低圧蒸気入口管27a1,27a2,27b1,27b2が鉛直方向に沿って互いの蒸気STの向きを変えて対向配置させ、少なくとも2本以上を備えたものである。
Further, in each of the scroll-shaped low-pressure steam chamber
このように、本実施形態は、低圧用蒸気室上半部46と低圧用蒸気室下半部47とに区分けする低圧用蒸気室45をスクロール形状に形成して流入する蒸気STの流れをタービンノズル44の全周に均一に分配するとともに、低圧用蒸気室上半部46と低圧用蒸気室下半部47とのそれぞれに設ける高圧蒸気入口管27a1,27a2,27b1,27b2を鉛直方向に沿って互いの蒸気STの向きを変えて対向配置し、逆猫背を防止させるので、タービン動翼に流れる蒸気の流入角損失を少なくさせ翼効率を高くすることができ、猫背または逆猫背防止による蒸気タービンに安定運転を行わせることができる。
As described above, in this embodiment, the low-
なお、本実施形態は、低圧用蒸気室上半部46と低圧用蒸気室下半部47とに区分けする低圧用蒸気室45をスクロール形状に形成するとともに、各低圧用蒸気室上下半部46,47のそれぞれに、鉛直方向に沿い、かつ蒸気ST流れの向きを互いに逆にする対応位置に低圧蒸気入口管27a1,27a2,27b1,27b2をそれぞれ少なくとも2本以上設置したが、この例に限らず、例えば、図35に示すように、スクロール形状の低圧用蒸気室上下半部46,47のそれぞれの接線方向に沿って少なくとも1本以上の高圧蒸気入口管27a,27bを備えてもよい。
In the present embodiment, the low-
図36は、例えば高中圧一体タイプのうち、低圧蒸気を適用対象とする本発明に係る蒸気タービンの第13実施形態を示す概略縦断面図である。なお、第1実施形態の構成部分と同一部分には、同一符号を付す。 FIG. 36 is a schematic longitudinal sectional view showing a thirteenth embodiment of a steam turbine according to the present invention to which low-pressure steam is applied, for example, of a high-medium pressure integrated type. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as the component of 1st Embodiment.
本実施形態に係る蒸気タービンは、高中圧一体タービンロータ49を収容する中圧用タービンケーシング16の中圧排気室48に、中圧用タービンケーシング上半部19および中圧用タービンケーシング下半部22のそれぞれに対応させて低圧蒸気入口管27a,27bを設けたものである。
The steam turbine according to this embodiment includes an intermediate pressure turbine casing
従来、高中圧一体タイプの蒸気タービンは、低圧蒸気を供給する低圧蒸気入口管27bを中圧用タービンケーシング下半部22側の中圧排気室48に設けていた。なお、低圧蒸気は、例えば排熱回収ボイラの低圧ドラムからの蒸気や軸シール後の蒸気、あるいはガスタービン高温部を冷却させた蒸気等である。
Conventionally, in a high-medium pressure integrated type steam turbine, a low-pressure
しかし、中圧用タービンケーシング下半部22側の中圧排気室48に低圧蒸気入口管27bを設けると、低圧蒸気入口管27bの口径が大きくなり、これに伴って高中圧タービンの軸長が長くなり、軸系に安定性の点で不利益となっていた。
However, if the low-pressure
本実施形態は、このような点を考慮したもので、中圧用タービンケーシング上半部19および中圧用タービンケーシング下半部22のそれぞれの側の中圧排気室48,48に低圧蒸気入口管27a,27bを設け、両方の低圧蒸気入口管27a,27bから低圧蒸気を供給することにより高中圧一体タービンの軸長を短くさせたものである。
The present embodiment takes such points into consideration, and the low-pressure
したがって、本実施形態では、低圧蒸気入口管27a,27bを各ケーシング下半部19,22側の中圧排気室48,48に設け、軸長を短かくさせるので、高中圧一体タービンの軸系の安定化を図ることができる。
Therefore, in the present embodiment, the low pressure
1 タービン高圧部
2 タービン中圧部
3 タービン低圧部
4 高中低圧一体タービンロータ
5 タービンケーシング
6 高圧タービン段落
7 中圧タービン段落
8 低圧タービン段落
9 ダイアフラム外輪
10 ダイアフラム内輪
11 タービンノズル
12 タービン動翼
13a,13b ジャーナル軸受
14 スラスト軸受
15 高圧用タービンケーシング
16 中圧用タービンケーシング
17 低圧用タービンケーシング
18 高圧用タービンケーシング上半部
19 中圧用タービンケーシング上半部
20 低圧用タービンケーシング上半部
21 高圧用タービンケーシング下半部
22 中圧用タービンケーシング下半部
23 低圧用タービンケーシング下半部
24,24a,24a1,24a2,24b,24b1,24b2 高圧蒸気入口管
25 高圧蒸気出口管
26,26a,26a1,26a2,26b,26b1,26b2 再熱蒸気入口管
27,27a,27a1,27a2,27b,27b1,27b2 低圧蒸気入口管
28 タービン排気室
29 高圧用タービン外部ケーシング
30 高圧用タービン内部ケーシング
31 発電機
32 タービンロータ
33 ガスタービン
34 翼植込み部
35 高圧用蒸気室
36 高圧用蒸気室上半部
37 高圧用蒸気室下半部
38 タービンノズル
39 再熱用蒸気室
40 再熱用蒸気室上半部
41 再熱用蒸気室下半部
42 タービンケーシング上半部
43 タービンケーシング下半部
44 タービンノズル
45 低圧用蒸気室
46 低圧用蒸気室上半部
47 低圧用蒸気室下半部
48 中圧排気室
49 高中圧一体タービンロータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Turbine high pressure part 2 Turbine intermediate pressure part 3 Turbine low pressure part 4 High medium low pressure integrated turbine rotor 5 Turbine casing 6 High pressure turbine stage 7 Medium pressure turbine stage 8 Low pressure turbine stage 9 Diaphragm outer ring 10 Diaphragm inner ring 11 Turbine nozzle 12 Turbine blade 13a, 13b Journal bearing 14 Thrust bearing 15 High-pressure turbine casing 16 Medium-pressure turbine casing 17 Low-pressure turbine casing 18 High-pressure turbine casing upper half 19 Medium-pressure turbine casing upper half 20 Low-pressure turbine casing upper half 21 High-pressure turbine casing Lower half 22 Lower pressure turbine casing lower half 23 Lower pressure turbine casing lower half 24, 24a, 24a1, 24a2, 24b, 24b1, 24b2 High pressure steam inlet pipe 25 High pressure steam outlet pipe 26 , 26a, 26a1, 26a2, 26b, 26b1, 26b2 Reheat steam inlet pipe 27, 27a, 27a1, 27a2, 27b, 27b1, 27b2 Low pressure steam inlet pipe 28 Turbine exhaust chamber 29 High pressure turbine outer casing 30 High pressure turbine inner casing 31 Generator 32 Turbine rotor 33 Gas turbine 34 Blade implantation part 35 High pressure steam chamber 36 High pressure steam chamber upper half 37 High pressure steam chamber lower half 38 Turbine nozzle 39 Reheating steam chamber 40 Reheating steam chamber Half 41 Reheat steam chamber lower half 42 Turbine casing upper half 43 Turbine casing lower half 44 Turbine nozzle 45 Low pressure steam chamber 46 Low pressure steam chamber upper half 47 Low pressure steam chamber lower half 48 Medium pressure Exhaust chamber 49 High and medium pressure integrated turbine rotor
Claims (32)
[数1]
0.85<Dr/Dt<0.95
の範囲に設定することを特徴とする蒸気タービン。 In the steam turbine in which at least two of the high-pressure turbine stage, the intermediate-pressure turbine stage, and the low-pressure turbine stage are combined and accommodated in the turbine casing, among the high-pressure turbine stages, the high-pressure turbine first stage to the high-pressure turbine intermediate stage are high-pressure. A turbine root blade portion of the turbine blade of the high-pressure turbine stage that is surrounded by the high-pressure turbine outer casing and the high-pressure turbine inner casing. When the diameter is Dr and the blade tip diameter is Dt, the diameter ratio Dr / Dt is
[Equation 1]
0.85 <Dr / Dt <0.95
A steam turbine characterized by being set in a range of
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