JP2015094220A - 軸流タービン - Google Patents
軸流タービン Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015094220A JP2015094220A JP2013232039A JP2013232039A JP2015094220A JP 2015094220 A JP2015094220 A JP 2015094220A JP 2013232039 A JP2013232039 A JP 2013232039A JP 2013232039 A JP2013232039 A JP 2013232039A JP 2015094220 A JP2015094220 A JP 2015094220A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- turbine
- turbine rotor
- outer ring
- guide plate
- shroud
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Abandoned
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
- F01D11/08—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
- F01D17/02—Arrangement of sensing elements
- F01D17/08—Arrangement of sensing elements responsive to condition of working-fluid, e.g. pressure
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
- F01D17/10—Final actuators
- F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D17/00—Regulating or controlling by varying flow
- F01D17/10—Final actuators
- F01D17/12—Final actuators arranged in stator parts
- F01D17/14—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits
- F01D17/16—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes
- F01D17/162—Final actuators arranged in stator parts varying effective cross-sectional area of nozzles or guide conduits by means of nozzle vanes for axial flow, i.e. the vanes turning around axes which are essentially perpendicular to the rotor centre line
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/14—Form or construction
- F01D5/141—Shape, i.e. outer, aerodynamic form
- F01D5/145—Means for influencing boundary layers or secondary circulations
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/12—Blades
- F01D5/22—Blade-to-blade connections, e.g. for damping vibrations
- F01D5/225—Blade-to-blade connections, e.g. for damping vibrations by shrouding
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C7/00—Features, components parts, details or accessories, not provided for in, or of interest apart form groups F02C1/00 - F02C6/00; Air intakes for jet-propulsion plants
- F02C7/28—Arrangement of seals
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02C—GAS-TURBINE PLANTS; AIR INTAKES FOR JET-PROPULSION PLANTS; CONTROLLING FUEL SUPPLY IN AIR-BREATHING JET-PROPULSION PLANTS
- F02C9/00—Controlling gas-turbine plants; Controlling fuel supply in air- breathing jet-propulsion plants
- F02C9/16—Control of working fluid flow
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2220/00—Application
- F05D2220/30—Application in turbines
- F05D2220/31—Application in turbines in steam turbines
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2250/00—Geometry
- F05D2250/40—Movement of components
- F05D2250/41—Movement of components with one degree of freedom
- F05D2250/411—Movement of components with one degree of freedom in rotation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
【課題】発電プラントなどに用いられるガスタービンや蒸気タービンなどの軸流タービンにおいて、高効率で高性能な軸流タービンを提供する。【解決手段】軸流タービンにおいて、回転可能に支承されたタービンロータ3と、タービンロータに固定されたタービン動翼5と、タービン動翼の先端に設けられたシュラウド6と、シュラウドと間隙を空けて対向するダイヤフラム外輪1と、シュラウドとダイヤフラム外輪との間隙において、ダイヤフラム外輪からタービンロータの径方向に突出するように設けられた径方向シールフィン7と、シュラウドとダイヤフラム外輪との間隙において、ダイヤフラム外輪からタービンロータの回転軸方向に突出するように設けられた軸方向シールフィン8と、軸方向シールフィンとダイヤフラム外輪のタービンロータと対向する面に沿って延在し、タービンロータの回転径方向に伸びるように設けられた案内板10とを有する。【選択図】図1
Description
本発明は、発電プラントなどに用いられるガスタービンや蒸気タービンなどの軸流タービンに関する。
発電プラントなどに用いられるガスタービンや蒸気タービンは、その作動流体の流れの方向により、タービンの回転軸方向に流体が流れる軸流タービン、回転軸から斜めに広がるように流体が流れる斜流タービン、回転径方向に流体が流れるラジアルタービンの三種類に大別される。これらのうち、特に、軸流タービンは中・大容量の発電プラントに適し、大型の火力発電所での蒸気タービンなどに広く一般的に採用されている。
ところで、近年、経済性向上と環境負荷低減の観点から、発電プラントの更なる発電効率向上が求められており、タービンに対する高性能化が重要な課題になっている。タービン性能を支配する要因として、段落損失、排気損失、機械損失などが挙げられるが、特に、段落損失を低減することが性能向上に対し最も効果的であると考えられている。この段落損失の形態には様々なものがあるが、大別すると(1)翼形状そのものに起因する翼型損失、(2)翼間流路を横断する流れに起因する二次流れ損失、(3)作動流体が翼間流路外へ漏洩することにより生じる漏れ損失、などがある。このうち(3)の漏れ損失は、(a)漏れ流れとして主流以外の経路を流れることにより、蒸気の持つエネルギーが有効利用されなくなるバイパス損失、(b)主流から外れた漏れ流れが,ふたたび主流に流入する際に生ずる混合損失、および(c)再流入した漏れ流れが下流翼列と干渉することによって生ずる干渉損失などからなる。従って、これらの漏れ損失を低減するためには、漏れ流れ量を低減するとともに、漏れ流れを損失なく主流へ戻すことが重要となる。
このような課題に対し、特許文献1では、動翼の翼端の漏れ流れ流路部に、漏れ流れを案内する案内板を設置する技術が提案されている。この案内板により、漏れ流れの流出方向を前記動翼から流出した主流方向に一致させることで,漏れ流れと主流の合流時における混合損失を低減できるとしている。
ところで、特許文献1にはタービンの運転状態と案内板との関係については開示されておらず、タービンの運転状態によっては案内板による漏れ流れの転向の効果を十分に引き出せない可能性がある。特に、タービンの運転状態が変化し、主流の向きが変わった場合、案内板を設置する最適な向きが変化するため、案内板を設置したことにより、漏れ流れの向きと主流の向きのミスマッチを生じさせ、逆に混合損失を助長してしまう可能性が考えられる。
そこで、本発明は、タービンの運転状態に合わせて、漏れ流れの流出方向を主流の向きと合わせることで、漏れ流れと主流の合流時における混合損失を低減することができ、高効率で高性能な軸流タービンを提供することを目的とする。
上記の課題を克服するために、本発明は、軸流タービンにおいて、回転可能に支承されたタービンロータと、タービンロータに固定されたタービン動翼と、タービン動翼の先端に設けられたシュラウドと、シュラウドと間隙を空けて対向するダイヤフラム外輪と、シュラウドとダイヤフラム外輪との間隙において、ダイヤフラム外輪からタービンロータの径方向に突出するように設けられた径方向シールフィンと、シュラウドとダイヤフラム外輪との間隙において、ダイヤフラム外輪からタービンロータの回転軸方向に突出するように設けられた軸方向シールフィンと、シュラウドとダイヤフラム外輪との間隙において、ダイヤフラム外輪と軸方向シールフィンとで挟まれるように設けられ、ダイヤフラム外輪からシュラウドに向かってタービンロータの径方向および回転軸方向に伸びる複数のリブと、軸方向シールフィンと前記ダイヤフラム外輪の前記タービンロータと対向する面に沿って延在し、前記タービンロータの回転径方向に伸びるように設けられた案内板とを有する。
本発明によれば、タービンの運転状態に合わせて、漏れ流れの流出方向を主流の向きと合わせることで、漏れ流れと主流の合流時における混合損失を低減することができ、高効率で高性能な軸流タービンを提供することができる。
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
なお、各図面を通して、同等の構成要素には同一の符号を付してある。また、以下の各実施例は、本発明を蒸気タービンに適用した例で説明しているが、本発明の作用効果は、作動流体が異なるガスタービンであっても同様であり、本発明は軸流タービン全般に適用することが可能である。また、本発明に係る各実施例の構成の理解を容易にするため、図面の一部の寸法を誇張して示している。
なお、各図面を通して、同等の構成要素には同一の符号を付してある。また、以下の各実施例は、本発明を蒸気タービンに適用した例で説明しているが、本発明の作用効果は、作動流体が異なるガスタービンであっても同様であり、本発明は軸流タービン全般に適用することが可能である。また、本発明に係る各実施例の構成の理解を容易にするため、図面の一部の寸法を誇張して示している。
本発明の実施例1に係る蒸気タービンの段落構造を図1および図2に示す。本実施例に係る蒸気タービンのタービン段落は、回転可能に支承されたタービンロータ3と、タービンロータ3に固定されたタービン動翼5と、タービン動翼5の先端に設けられたシュラウド6と、シュラウド6と間隙を空けて対向するダイヤフラム外輪1と、シュラウド6とダイヤフラム外輪1との間隙において、ダイヤフラム外輪1からタービンロータ3の径方向に突出するように設けられた径方向シールフィン7と、シュラウド6とダイヤフラム外輪1との間隙において、ダイヤフラム外輪1からタービンロータ3の回転軸方向に突出するように設けられた軸方向シールフィン8と、シュラウド6とダイヤフラム外輪1との間隙において、ダイヤフラム外輪1と軸方向シールフィン8とで挟まれるように設けられ、ダイヤフラム外輪1からシュラウド6に向かってタービンロータ3の径方向および回転軸方向に伸びる複数のリブ9と、軸方向シールフィン8とダイヤフラム外輪1のタービンロータ3と対向する面に沿って延在し、タービンロータ3の回転径方向に伸びるように設けられた案内板10とを備えている。
また、案内板10の位置は、蒸気タービンの運転状態に応じて、タービンロータ3の周方向に可変となるように設けられている。
また、案内板10および軸方向シールフィン8はタービンロータ3の径方向に沿って貫通する孔を有し、その孔内に設けられた案内板支持部材10により、案内板10が軸方向シールフィン8に連結されている。
また、案内板10に設けられた孔は、案内板10の中心部よりシュラウド6側に近い位置に設けられている。
また、案内板10のタービンロータ3と対向する面は、シュラウド6のタービン動翼5側の面よりもタービンロータ3の径方向に沿って内側に配置されている。
本実施例に係る蒸気タービンのタービン段落は、タービンロータ3の周方向に1枚または複数枚固定されたタービン動翼5と、ダイヤフラム外輪1とダイヤフラム内輪2の間にタービン周方向に1枚または複数枚固定されたタービン静翼4とから構成される。タービン動翼5のタービン回転径方向外周側の先端にはシュラウド6が設けられている。また、タービン動翼5の先端に設けられたシュラウド6の外周側壁面と、外周側壁面と対向する静止部すなわちダイヤフラム外輪1との間には回転体すなわちシュラウド6と静止部すなわちダイヤフラム外輪1との間隙を最小化し、漏れ流れを抑制するための径方向シールフィン7がタービンロータ3の回転軸方向に複数枚設けられている。また、シュラウド6の下流側壁面すなわち蒸気流の下流側の壁面と、下流側壁面に対向する静止部すなわちダイヤフラム外輪1との間には軸方向シールフィン8が設けられており、シュラウド6と、静止部すなわちダイヤフラム外輪1と、漏れ流路内の最下流側に設けられた径方向シールフィン7との間に空間いわゆるキャビティを形成している。さらに、軸方向シールフィン8には漏れ流れを周方向に転向するための案内板10が設けられており、案内板10はタービンロータ3の周方向に駆動可能なように設けられている。
作動流体である蒸気主流11は、タービン動翼5の蒸気流れ方向上流側に設けられたタービン静翼4から流出し、流出した蒸気主流11の大半はタービン動翼5に流入し、一部は、静止部であるダイヤフラム外輪1と回転体であるシュラウド6の間に形成された漏れ流路へと流入する。そして、漏れ流れ12として複数枚の径方向シールフィン7を通過した後、タービン動翼5の下流において蒸気主流11と再合流する。蒸気タービンは、タービン動翼5の上流側に設けられたタービン静翼4から流出した蒸気主流11を、タービン動翼5に流入させることでタービン動翼5と共にタービン動翼5が固定されたタービンロータ3を回転させ、タービンロータ3の端部に接続する発電機(図示せず)を介して回転エネルギーと電気エネルギーを変換することで発電を行う。そのため、タービン動翼5を迂回し漏れ流路を通過した漏れ流れ12は、そのままではタービンロータ3の回転エネルギーへと変換されないため、損失となる。
ここで、本実施例における本発明の作用効果の理解を容易にするため、図3を用いて、翼先端側における、タービン静翼とタービン動翼の翼間および漏れ流れの状況について説明する。図3にタービン動翼5の先端側から見たときの翼形状および速度三角形を示す。図3において符号15で表した破線は翼旋回速度を表す。タービン静翼4の後縁から静翼出口絶対速度13で流出した主流蒸気11(図示せず)は静翼出口相対速度14としてタービン動翼5に流入する。その後、タービン動翼5で転向され動翼出口相対速度17として流出する。この時、流れは軸方向に近い流れ動翼出口絶対速度16に転向されており、タービン動翼5でエネルギーが回収された分、圧力、温度が低下し、次段へと流入する。
一方、タービン動翼5を迂回する漏れ流れ12は、軸方向に複数枚設けられた径方向シールフィン7(図示せず)を通過する際に縮流され、全圧が低下するとともに軸流速度が増加するが、周方向速度は各運動量保存則により、タービン静翼4を流出した際の周方向速度成分をほぼ維持したまま漏れ流路を通過する。すなわち、図3に示すように、漏れ流れ12は漏れ流路において転向させられることなく流出し、蒸気主流11と合流する際に流れ角のミスマッチが生じる。この流れ角のミスマッチにより、蒸気主流11と漏れ流れ12が合流する際に生じる混合損失が助長される。
本実施例の構成および作用の詳細を図4から図7を用いて説明する。本発明に係る翼先端側における漏れ流れの状況を図4に示す。ダイヤフラム外輪1とタービン動翼5の先端に設けられたシュラウド6の間に、タービンロータ3の回転軸方向に複数枚の径方向シールフィン7が設けられている。径方向シールフィン7は、タービンロータ3の回転軸を中心とした回転対称な断面形状を有し、先端部が鋭角な楔形状となっている。径方向シールフィン7とシュラウド6の外周側壁面の間には、静止部すなわちダイヤフラム外輪1と回転部すなわちシュラウド6の接触を防ぐため、間隙が設けられている。漏れ流れ12はこの間隙を通過する際に縮流膨張され、速度エネルギーが熱拡散することで全圧が低下する。この縮流膨張現象が漏れ流れ12への抵抗となり漏れ流れ12の量を低減することができる。本実施例においては、径方向シールフィン7はダイヤフラム外輪1に固定され、その先端部がタービン動翼5のシュラウド6側に向けられた構造をしているが、逆に、径方向シールフィン7をシュラウド6に固定し、その先端部をダイヤフラム外輪1側に向けて設置しても同様の効果を得ることができる。また、ここでは、シュラウド6の外周側壁面の形状はステップ状をしているが、フラット状など他の形状であっても本発明の効果は変わらない。
径方向シールフィン7の下流側には,軸方向シールフィン8が設けられている。軸方向シールフィン8は、シュラウド6の下流側壁面と静止部すなわちダイヤフラム外輪1との間の漏れ流路にタービンロータ3の回転軸方向に突出して設けられている。軸方向シールフィン8は、シュラウド6、静止部すなわちダイヤフラム外輪1、および漏れ流路内の最下流側に設けられた径方向シールフィン7と空間いわゆるキャビティを形成しており、キャビティに流入した漏れ流れ12は二対の強い循環流18を形成する。漏れ流れ12はキャビティ内で循環する過程においてキャビティ形成する周囲の壁面から粘性の影響を受け周方向速度成分が減衰される。キャビティ内には、さらに周方向速度を減速させるリブ9を一定の間隔をおいて離散的に複数設けている。リブ9は、キャビティ内をタービンロータの回転軸方向に延伸する薄板で、静止部すなわちダイヤフラム外輪1に固定されている。ここで、リブ9は周方向に動翼と同じ周方向ピッチ(すなわちリブ枚数は動翼と同じ)で等間隔に設置することにより、漏れ流れ12の周方向速度をより効果的に減速させることができる。
キャビティ内に流入した漏れ流れ12はリブ9に衝突しタービンロータ3の回転軸方向に転向させられるとともに、循環流18を形成する。その結果、漏れ流れ12をタービンロータ3の回転軸方向に流出させることが可能となる。そのため、漏れ流れ12がキャビティから流出し蒸気主流11(図示せず)と合流する際には、流れ角のミスマッチが緩和されており、混合損失を効果的に低減することができる。さらに、軸方向シールフィン8は高圧の蒸気主流11がキャビティ内に逆流することを防止する効果も備えており、この効果により、より一層の混合損失低減が可能となる。
本実施例では、さらに、軸方向シールフィン8に案内板10を設けている。案内板10および軸方向シールフィン8はタービンロータ3の回転径方向に沿って貫通した穴が設けられており、案内板10は案内板保持部材19により軸方向シールフィン8に保持されている。案内板保持部材19が案内板10の中心よりも上流側すなわち蒸気主流11の上流側で、かつ案内板10が漏れ流れ12よりも質量流量が大きく高速な流れである蒸気主流11にまで突出するように、つまりシュラウド6よりも内周側まで設置されているため、案内板10は蒸気主流11との干渉いわゆる風見鶏効果により、自然と蒸気主流11と同じ向きを向くようになっている。
図6に示すように、タービンの運転状態によってはタービン動翼5の出口から流出した蒸気主流11はタービンロータ3の回転軸方向を向かない場合がある。そのため、案内板10を設置しない場合、リブ9により周方向速度成分がほぼ0となった漏れ流れ12は蒸気主流11と異なる方向で合流するため混合損失を助長する要因となる。その結果、図7に示すように、漏れ流れ12と蒸気主流11の流れ角の違い、すなわち偏差角24が大きくなることで混合損失が大きくなり、段効率が低下する要因となる。
図8および図9にタービン運転状態が変化した場合の案内板10の有無によるタービン動翼5の下流の絶対流出角分布の違いを示す。案内板10を設けない場合、リブ9の効果により周方向速度成分がほぼ0となった漏れ流れ12と蒸気主流11の向きが異なるため、翼先端近傍における流れ角分布変化が大きくなる。一方、案内板10を設けた場合、漏れ流れ12と蒸気主流11の向きを一致させることができるため、タービンの運転状態に依存することなく漏れ流れ12と蒸気主流11の偏差角24を小さく保持することができるため、翼先端近傍における流れ角分布変化をより一層抑えることができる。そのため、蒸気主流11と漏れ流れ12の混合で生じる混合損失が小さくなる。その結果、図9に示すように、漏れ流れ12と蒸気主流11の混合損失を含めたタービン動翼部損失が翼先端部分で低下させることができ、本発明を適用した段の段効率が向上する。
したがって、本実施例では、漏れ流れ12の量を抑えることでバイパス損失を低減するとともに、蒸気主流11のキャビティへの流れ込み防止や、周方向速度成分の除去および案内板10による漏れ流れ12の転向による漏れ流れ12と蒸気主流11の合流時における流れ角のミスマッチの抑制により混合損失の低減することができ、タービンの運転状態に依存することなく、効果的に漏れ損失を低減することができる。
さらに、漏れ流れ12と蒸気主流11の合流時における流れ角のミスマッチの抑制により翼高さ方向の流れ角の分布が一様化され、結果的に後段のタービン静翼4へ向かう流れを翼高さ方向に整流化することができる。その結果、干渉損失を低減することができ、効果的に漏れ流れ損失を低減することができる。
本実施例においては、リブ9および案内板10をタービン動翼5と同じ周方向ピッチ(すなわち動翼枚数と同じ)で等間隔に設置しているが、タービン静翼4で与えられる周方向速度によっては、タービン動翼5の枚数より減らした場合においても、同様な効果を得ることができる。
本発明の実施例2に係る蒸気タービンの段落構造を図10および図11に示す。また、図11における案内板10の平面図を図12に示す。本実施例に係る蒸気タービンのタービン段落は、回転可能に支承されたタービンロータ3と、タービンロータ3に固定されたタービン動翼5と、タービン動翼5の先端に設けられたシュラウド6と、シュラウド6と間隙を空けて対向するダイヤフラム外輪1と、シュラウド6とダイヤフラム外輪1との間隙において、ダイヤフラム外輪1からタービンロータ3の径方向に突出するように設けられた径方向シールフィン7と、シュラウド6とダイヤフラム外輪1との間隙において、ダイヤフラム外輪1からタービンロータ3の回転軸方向に突出するように設けられた軸方向シールフィン8と、シュラウド6とダイヤフラム外輪1との間隙において、ダイヤフラム外輪1と軸方向シールフィン8とで挟まれるように設けられ、ダイヤフラム外輪1からシュラウド6に向かってタービンロータ3の径方向および回転軸方向に伸びる複数のリブ9と、軸方向シールフィン8とダイヤフラム外輪1のタービンロータ3と対向する面に沿って延在し、タービンロータ3の回転径方向に伸びるように設けられた案内板10と、案内板10のタービン動翼5と対向する面に、タービンロータ3の周方向に並んで設けられた第一の静圧孔20と第二の静圧孔21と、第一の静圧孔20と第二の静圧孔21に接続する圧力計測手段と、案内板10の位置を変える案内板駆動手段となるパイプ22とを有する。
また、圧力計測手段のデータに基づき、案内板10の位置を変えるための案内板駆動手段となるパイプ22を有している。
また、案内板10のタービンロータ3と対向する面は、シュラウド6のタービン動翼側の面よりもタービンロータ3の径方向に沿って内側に配置されている。
また、案内板駆動手段となるパイプ22は、第一の静圧孔20と第二の静圧孔21を覆うように設けられている。
案内板駆動手段となるパイプ22は、案内板10の中心部より第一の静圧孔20と第二の静圧孔21を有する面の反対側の面に近い位置に設けられている。
本実施例に係る蒸気タービンのタービン段落は、2つの静圧孔20および21を周方向に有する案内板10をダイヤフラム外輪1に保持するとともに、案内板10を周方向に駆動する案内板駆動装置となるパイプ22を備えている。
実施例2の構成および作用効果を実施例1と異なる点を中心に説明する。実施例1で述べたように、タービンの運転状態によってはタービン動翼5の出口から流出した蒸気主流11はタービンロータ3の回転軸方向を向かない場合がある。そのため、案内板10を設置しない場合、リブ9により周方向速度成分がほぼ0となった漏れ流れ12は蒸気主流11と異なる方向で合流するため混合損失を助長する要因となる。
実施例2では、蒸気主流11にまで突出するように設けられた案内板10にシュラウド6よりも内周側に位置するように設けられた二つの静圧孔21および22がタービン外部に設けられた圧力計測手段に接続されており、蒸気主流11の状態を常に監視することができるよう構成されている。そのため、実施例2では、この二つの静圧孔21および22の圧力差から蒸気主流11の流れ角を特定し、蒸気主流11の方向を向くように案内板駆動装置となるパイプ22を介して案内板10を周方向に回転させることができる。その結果、タービンの運転状態に依存することなく漏れ流れ12と蒸気主流11の偏差角を小さく保持することができるため、蒸気主流11と漏れ流れ12の混合で生じる混合損失が小さくなり、漏れ流れ12と蒸気主流11の混合損失を含めた動翼部損失を翼先端部分で低減することができ、本発明を適用した段の段効率が向上する。
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
また、実施例1では風見鶏効果による案内板10の制御を、また実施例2では静圧孔20、21より蒸気主流11の流れ方向を特定し案内板駆動手段であるパイプ22を介して機械的に案内板10を制御する例を示したが、本発明は、他の案内板制御機構であっても同様の効果を得られるものであり、本発明の効果は制御機構の形態に左右されるものではない。
1…ダイヤフラム外輪、2…ダイヤフラム内輪、3…タービンロータ、4…タービン静翼、5…タービン動翼、6…シュラウド、7…径方向シールフィン、8…軸方向シールフィン、9…リブ、10…案内板、11…蒸気主流、12…漏れ流れ、13…静翼出口絶対速度、14…静翼出口相対速度、15…翼旋回速度、16…動翼出口絶対速度、17…動翼出口相対速度、18…循環流、19…案内板支持部材、20…静圧孔1、21…静圧孔2、22…パイプ、23…主流へ合流時の漏れ流れ方向、24…偏差角。
Claims (10)
- 回転可能に支承されたタービンロータと、
前記タービンロータに固定されたタービン動翼と、
前記タービン動翼の先端に設けられたシュラウドと、
前記シュラウドと間隙を空けて対向するダイヤフラム外輪と、
前記シュラウドと前記ダイヤフラム外輪との間隙において、前記ダイヤフラム外輪から前記タービンロータの径方向に突出するように設けられた径方向シールフィンと、
前記シュラウドと前記ダイヤフラム外輪との間隙において、前記ダイヤフラム外輪から前記タービンロータの回転軸方向に突出するように設けられた軸方向シールフィンと、
前記シュラウドと前記ダイヤフラム外輪との間隙において、前記ダイヤフラム外輪と前記軸方向シールフィンとで挟まれるように設けられ、前記ダイヤフラム外輪から前記シュラウドに向かって前記タービンロータの径方向および回転軸方向に伸びる複数のリブと、
前記軸方向シールフィンと前記ダイヤフラム外輪の前記タービンロータと対向する面に沿って延在し、前記タービンロータの回転径方向に伸びるように設けられた案内板と、
を有する軸流タービン。 - 前記軸流タービンの運転状態に応じて、前記案内板の位置が前記タービンロータの周方向に可変であることを特徴とする請求項1に記載の軸流タービン。
- 前記案内板および前記軸方向シールフィンは前記タービンロータの径方向に沿って貫通する孔を有し、前記孔内に設けられた案内板支持部材により、前記案内板が前記軸方向シールフィンに連結されていることを特徴とする請求項1または2に記載の軸流タービン。
- 前記案内板の前記孔は、前記案内板の中心部より前記シュラウド側に近い位置に設けられていることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の軸流タービン。
- 前記案内板の前記タービンロータと対向する面は、前記シュラウドの前記タービン動翼側の面よりも前記タービンロータの径方向に沿って内側に配置されていることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の軸流タービン。
- 回転可能に支承されたタービンロータと、
前記タービンロータに固定されたタービン動翼と、
前記タービン動翼の先端に設けられたシュラウドと、
前記シュラウドと間隙を空けて対向するダイヤフラム外輪と、
前記シュラウドと前記ダイヤフラム外輪との間隙において、前記ダイヤフラム外輪から前記タービンロータの径方向に突出するように設けられた径方向シールフィンと、
前記シュラウドと前記ダイヤフラム外輪との間隙において、前記ダイヤフラム外輪から前記タービンロータの回転軸方向に突出するように設けられた軸方向シールフィンと、
前記シュラウドと前記ダイヤフラム外輪との間隙において、前記ダイヤフラム外輪と前記軸方向シールフィンとで挟まれるように設けられ、前記ダイヤフラム外輪から前記シュラウドに向かって前記タービンロータの径方向および回転軸方向に伸びる複数のリブと、
前記軸方向シールフィンと前記ダイヤフラム外輪の前記タービンロータと対向する面に沿って延在し、前記タービンロータの回転径方向に伸びるように設けられた案内板と、
前記案内板の前記タービン動翼と対向する面に、前記タービンロータの周方向に並んで設けられた第一の静圧孔と第二の静圧孔と、
前記第一の静圧孔と前記第二の静圧孔に接続する圧力計測手段と、
前記案内板の位置を変える案内板駆動手段と、
を有する軸流タービン。 - 前記圧力計測手段のデータに基づき、案内板駆動手段を介して、前記案内板の位置を変えることを特徴とする請求項6に記載の軸流タービン。
- 前記案内板の前記タービンロータと対向する面は、前記シュラウドの前記タービン動翼側の面よりも前記タービンロータの径方向に沿って内側に配置されていることを特徴とする請求項6または7のいずれかに記載の軸流タービン。
- 前記案内板駆動手段は、前記第一の静圧孔と前記第二の静圧孔を覆うように設けられていることを特徴とする請求項6から8のいずれかに記載の軸流タービン。
- 前記案内板駆動手段は、前記案内板の中心部より前記第一の静圧孔と前記第二の静圧孔を有する面の反対側の面に近い位置に設けられていることを特徴とする請求項6から9のいずれかに記載の軸流タービン。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013232039A JP2015094220A (ja) | 2013-11-08 | 2013-11-08 | 軸流タービン |
KR1020140153712A KR101660120B1 (ko) | 2013-11-08 | 2014-11-06 | 축류 터빈 |
CN201410637747.8A CN104632296B (zh) | 2013-11-08 | 2014-11-06 | 轴流式涡轮机 |
US14/535,362 US20150132114A1 (en) | 2013-11-08 | 2014-11-07 | Axial turbine |
IN3228DE2014 IN2014DE03228A (ja) | 2013-11-08 | 2014-11-07 | |
EP14192274.0A EP2871324A3 (en) | 2013-11-08 | 2014-11-07 | Axial turbine with an adjustable guide plate |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013232039A JP2015094220A (ja) | 2013-11-08 | 2013-11-08 | 軸流タービン |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015094220A true JP2015094220A (ja) | 2015-05-18 |
JP2015094220A5 JP2015094220A5 (ja) | 2016-09-23 |
Family
ID=51868085
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013232039A Abandoned JP2015094220A (ja) | 2013-11-08 | 2013-11-08 | 軸流タービン |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20150132114A1 (ja) |
EP (1) | EP2871324A3 (ja) |
JP (1) | JP2015094220A (ja) |
KR (1) | KR101660120B1 (ja) |
CN (1) | CN104632296B (ja) |
IN (1) | IN2014DE03228A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017163911A1 (ja) * | 2016-03-25 | 2017-09-28 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 回転機械 |
JP2019082154A (ja) * | 2017-10-31 | 2019-05-30 | 三菱重工業株式会社 | タービン及び動翼 |
WO2020158106A1 (ja) * | 2019-01-31 | 2020-08-06 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 回転機械 |
WO2020158104A1 (ja) * | 2019-01-31 | 2020-08-06 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 回転機械 |
WO2020158105A1 (ja) * | 2019-01-31 | 2020-08-06 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 回転機械 |
WO2021020518A1 (ja) * | 2019-07-31 | 2021-02-04 | 三菱パワー株式会社 | 軸流タービン |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB201519869D0 (en) * | 2015-11-11 | 2015-12-23 | Rolls Royce Plc | Shrouded turbine blade |
EP3404213A1 (de) * | 2017-05-15 | 2018-11-21 | Siemens Aktiengesellschaft | Dichtungsanordnung für eine strömungsmaschine |
CN106996389B (zh) * | 2017-05-26 | 2020-06-26 | 西安理工大学 | 一种无叶顶间隙空化的短距诱导轮 |
CN110863863A (zh) * | 2019-11-29 | 2020-03-06 | 四川大学 | 一种燃气轮机带蓖齿封严的动叶护环结构 |
CN114934813B (zh) * | 2022-04-28 | 2023-12-01 | 西北工业大学 | 部分进气轴流冲动涡轮机及其叶顶间隙损失主动控制方法 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS578302A (en) * | 1980-06-19 | 1982-01-16 | Hitachi Ltd | Internal stage structure of multistage axial-flow machine |
JPS6123804A (ja) * | 1984-07-10 | 1986-02-01 | Hitachi Ltd | タ−ビン段落構造 |
JP2006104952A (ja) * | 2004-09-30 | 2006-04-20 | Toshiba Corp | 流体機械の旋回流防止装置 |
JP2006138259A (ja) * | 2004-11-12 | 2006-06-01 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 軸流タービン |
EP1767746A1 (en) * | 2005-09-22 | 2007-03-28 | Siemens Aktiengesellschaft | Turbine blade/vane and turbine section comprising a plurality of such turbine blades/vanes |
US20080118350A1 (en) * | 2006-11-16 | 2008-05-22 | General Electric | Turbine seal guards |
EP2096262A1 (en) * | 2008-02-26 | 2009-09-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Axial flow turbine with low shroud leakage losses |
JP5591042B2 (ja) * | 2010-09-17 | 2014-09-17 | 三菱重工業株式会社 | タービン |
JP2011106474A (ja) * | 2011-03-04 | 2011-06-02 | Toshiba Corp | 軸流タービン段落および軸流タービン |
US20130230379A1 (en) * | 2012-03-01 | 2013-09-05 | General Electric Company | Rotating turbomachine component having a tip leakage flow guide |
JP5985351B2 (ja) * | 2012-10-25 | 2016-09-06 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 軸流タービン |
-
2013
- 2013-11-08 JP JP2013232039A patent/JP2015094220A/ja not_active Abandoned
-
2014
- 2014-11-06 KR KR1020140153712A patent/KR101660120B1/ko active IP Right Grant
- 2014-11-06 CN CN201410637747.8A patent/CN104632296B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2014-11-07 IN IN3228DE2014 patent/IN2014DE03228A/en unknown
- 2014-11-07 US US14/535,362 patent/US20150132114A1/en not_active Abandoned
- 2014-11-07 EP EP14192274.0A patent/EP2871324A3/en not_active Withdrawn
Cited By (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017163911A1 (ja) * | 2016-03-25 | 2017-09-28 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 回転機械 |
JP2017172564A (ja) * | 2016-03-25 | 2017-09-28 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 回転機械 |
US11092026B2 (en) | 2016-03-25 | 2021-08-17 | Mitsubishi Power, Ltd. | Rotary machine |
JP2019082154A (ja) * | 2017-10-31 | 2019-05-30 | 三菱重工業株式会社 | タービン及び動翼 |
JP2020122444A (ja) * | 2019-01-31 | 2020-08-13 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 回転機械 |
WO2020158105A1 (ja) * | 2019-01-31 | 2020-08-06 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 回転機械 |
JP2020122446A (ja) * | 2019-01-31 | 2020-08-13 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 回転機械 |
JP2020122445A (ja) * | 2019-01-31 | 2020-08-13 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 回転機械 |
WO2020158104A1 (ja) * | 2019-01-31 | 2020-08-06 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 回転機械 |
WO2020158106A1 (ja) * | 2019-01-31 | 2020-08-06 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | 回転機械 |
US11519287B2 (en) | 2019-01-31 | 2022-12-06 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Rotating machine |
JP7267022B2 (ja) | 2019-01-31 | 2023-05-01 | 三菱重工業株式会社 | 回転機械 |
US11655723B2 (en) | 2019-01-31 | 2023-05-23 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Rotating machine |
WO2021020518A1 (ja) * | 2019-07-31 | 2021-02-04 | 三菱パワー株式会社 | 軸流タービン |
JP2021025432A (ja) * | 2019-07-31 | 2021-02-22 | 三菱パワー株式会社 | 軸流タービン |
JP7356285B2 (ja) | 2019-07-31 | 2023-10-04 | 三菱重工業株式会社 | 軸流タービン |
US11898461B2 (en) | 2019-07-31 | 2024-02-13 | Mitsubish Heavy Industries, Ltd. | Axial flow turbine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
IN2014DE03228A (ja) | 2015-07-17 |
CN104632296A (zh) | 2015-05-20 |
US20150132114A1 (en) | 2015-05-14 |
EP2871324A3 (en) | 2015-06-17 |
KR20150053714A (ko) | 2015-05-18 |
KR101660120B1 (ko) | 2016-09-26 |
CN104632296B (zh) | 2016-09-28 |
EP2871324A2 (en) | 2015-05-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2015094220A (ja) | 軸流タービン | |
JP5964263B2 (ja) | 軸流タービンの動翼列、および軸流タービン | |
US8147180B2 (en) | Axial flow turbine and stage structure thereof | |
JP2014015858A (ja) | 軸流タービン動翼 | |
CN101135247A (zh) | 轴流式涡轮机 | |
JP2007321721A (ja) | 軸流タービン段落および軸流タービン | |
CN105587346A (zh) | 密封装置以及涡轮机械 | |
US20130239541A1 (en) | Turbine nozzle segment and corresponding gas turbine engine | |
JP6192990B2 (ja) | 軸流タービン | |
JP2016121690A (ja) | エンジンおよび前記エンジンを作動させる方法 | |
JP2011137458A (ja) | タービンエンジンにおける圧縮機の動作に関するシステム及び装置 | |
EP3330491B1 (en) | Fixed blade for a rotary machine and corresponding rotary machine | |
JP2011106474A (ja) | 軸流タービン段落および軸流タービン | |
JP6877867B2 (ja) | タービンアッセンブリ | |
US9574453B2 (en) | Steam turbine and methods of assembling the same | |
EP2873804A1 (en) | Steam turbine equipment | |
JP6518526B2 (ja) | 軸流タービン | |
US20160201571A1 (en) | Turbomachine having a gas flow aeromechanic system and method | |
JP5911152B2 (ja) | タービン | |
JP2018040282A (ja) | 軸流タービン及びそのダイヤフラム外輪 | |
JP2015121217A (ja) | 軸方向面シールシステム | |
US11066946B2 (en) | Axial turbomachinery | |
JP2017141815A (ja) | ディフューザ性能を向上させるためのフローアライメント装置 | |
JP2005127198A (ja) | タービン及び静翼根元部,動翼根元部のシール構造 | |
JP2005214051A (ja) | 軸流タービン段落及び軸流タービン |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160804 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160804 |
|
A762 | Written abandonment of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A762 Effective date: 20170316 |