JP2016166569A - Steam turbine - Google Patents

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忠之 橋立
村田 頼治
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頼治 村田
新一郎 大橋
Shinichiro Ohashi
新一郎 大橋
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem in which a centrifugal force attributable to rotation of a rotor acts on water droplet or a water film produced from working steam to guide it to outside a moving blade, and the guided water droplet or water film scatters and collides at a high speed against nearby a moving blade tip which has fast circumferential speed because of a large diameter, and consequently causes erosion of the moving blade tip.SOLUTION: A guide groove or guide rib for guiding a water droplet or water film produced from working steam is provided, so that the water droplet or water film is prevented from being guided to a moving blade tip side, and consequently the water droplet or water film is prevented from colliding at a high speed against nearby the moving blade tip which has fast circumferential speed, thereby reducing erosion of the moving blade tip.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明の実施形態は、蒸気タービンの作動蒸気から発生する水滴によりおきる、蒸気タービン動翼のエロージョン低減効果を有する蒸気タービンに関する。   Embodiments described herein relate generally to a steam turbine having an erosion reducing effect of a steam turbine rotor blade, which is caused by water droplets generated from working steam of the steam turbine.

蒸気タービンは、原子力発電プラント、火力発電プラント、地熱発電プラントなどの発電プラントで利用される。蒸気タービンは、高圧から低圧に至る蒸気の熱エネルギを機械的仕事に変換する。この過程において、蒸気タービンの低圧部では、蒸気の温度が低下し、蒸気の一部が膨張仕事中に凝縮して湿り度が増す。そして、凝縮した水分は、蒸気通路の壁面や蒸気タービンの動翼に付着または衝突する。 Steam turbines are used in power plants such as nuclear power plants, thermal power plants, and geothermal power plants. Steam turbines convert the thermal energy of steam from high pressure to low pressure into mechanical work. In this process, in the low-pressure part of the steam turbine, the temperature of the steam is reduced, and a part of the steam is condensed during the expansion work, and the wetness increases. The condensed moisture adheres to or collides with the wall surface of the steam passage and the moving blade of the steam turbine.

蒸気通路の壁面や動翼に付着する水分は、粒径が大きな水滴に成長する場合がある。 The water adhering to the wall surface of the steam passage and the moving blade may grow into water droplets having a large particle size.

この大粒径の水滴は、蒸気の流れよってより後段(下流)の動翼に向かう。また、通路内を旋回する蒸気中の水滴は、旋回に伴い生じる遠心力により、通路の外周に寄り集まる他、動翼に付着した水滴も動翼の回転により生じる遠心力により、動翼先端に向かって翼面上を移動もしくは翼面から離脱して飛散する。 These large water droplets are directed toward the downstream (downstream) moving blade by the flow of steam. In addition, the water droplets in the steam swirling in the passage gather near the outer periphery of the passage due to the centrifugal force generated by the swirling, and the water droplets adhering to the blade are also generated at the tip of the blade by the centrifugal force generated by the rotation of the blade. It moves on the wing surface toward or away from the wing surface and scatters.

このようにして蒸気通路部外周側に寄り集まった大粒径の水滴は、動翼の前縁などに衝突して、動翼を浸食する。また、大粒径の水滴は、動翼の回転に対する抵抗(いわゆる湿り損失)を生じさせる。すなわち、蒸気通路内における水分の存在は、タービン効率や蒸気タービンの信頼性を低下させる。特に動翼の先端近傍は回転による周速度が大きく、水滴との衝突による浸食や性能への影響が顕著である。 In this way, the water droplets having large particle diameters gathered near the outer periphery of the steam passage section collide with the leading edge of the moving blade and erode the moving blade. In addition, water droplets having a large particle diameter cause resistance to rotation of the moving blade (so-called wet loss). That is, the presence of moisture in the steam passage reduces turbine efficiency and steam turbine reliability. In particular, the peripheral speed due to rotation is large near the tip of the moving blade, and erosion and impact on performance due to collision with water droplets are remarkable.

そこで従来の蒸気タービンにおいては、図13に示すように、浸食が発生する動翼21より上流に位置する静翼25や通路部外周壁面23aに翼面スリット56や壁面スリット57を設けて水分を回収している。また更に上流段落で水分を捕獲する為に、壁面スリット58を設け、壁面スリット58直下の動翼59翼面にガイド溝60を形成し、壁面スリット58に向かって水滴を集積する施策を講じている。スリットが設けられる静翼や通路部壁等の静止部品は、中空構造になっている。スリットにより回収された水分は、この中空部30もしくは62を通り、蒸気通路から外部へ排出される。これら施策はいずれも浸食や効率低下を防ぎたい動翼21の上流で講じられるものであるが、当該動翼の表面にも上流からの蒸気によって運ばれてきた水滴38が付着し、翼面上で集合して粗大化した後、遠心力によって動翼から飛散することで浸食の原因となっている。更にタービンの出力を定格出力より抑えて運転する場合等においては、最終段出口の蒸気に逆流蒸気61が発生し、タービン翼列を一旦通過した逆流蒸気61中に含まれる水滴が最終段の動翼21に付着することで、同様に浸食の原因となる場合がある。 Therefore, in the conventional steam turbine, as shown in FIG. 13, the blade surface slit 56 and the wall surface slit 57 are provided on the stationary blade 25 and the outer peripheral wall surface 23a of the passage portion, which are located upstream from the rotor blade 21 where erosion occurs, so that moisture is provided. Collected. Furthermore, in order to capture moisture in the upstream paragraph, a wall surface slit 58 is provided, a guide groove 60 is formed on the blade surface of the moving blade 59 immediately below the wall surface slit 58, and measures are taken to collect water droplets toward the wall surface slit 58. Yes. Static parts, such as a stationary blade provided with a slit and a passage part wall, have a hollow structure. The water recovered by the slit passes through the hollow portion 30 or 62 and is discharged to the outside from the vapor passage. All of these measures are taken upstream of the moving blade 21 where it is desired to prevent erosion and reduction in efficiency. However, water droplets 38 carried by the steam from the upstream side adhere to the surface of the moving blade, and the blade surface After being aggregated and coarsened by, it is caused by erosion by scattering from the moving blade by centrifugal force. Further, when the turbine output is controlled to be lower than the rated output, the backflow steam 61 is generated in the steam at the final stage outlet, and water droplets contained in the backflow steam 61 that has once passed through the turbine blade row are moved in the final stage. Adhering to the blade 21 may cause erosion in the same manner.

特開2004−124751号公報JP 2004-124751 A 特開2009−138540号公報JP 2009-138540 A

本発明が解決しようとする課題は、従来の水分除去構造で除去できない範囲の水分を捕獲し、捕獲した水分を、浸食が懸念される動翼先端から遠ざける方向に誘導して排水することができる蒸気タービンを提供するものである。 The problem to be solved by the present invention is to capture moisture in a range that cannot be removed by the conventional moisture removal structure, and to drain the captured moisture in a direction away from the tip of the moving blade where erosion is a concern. A steam turbine is provided.

実施形態の蒸気タービンは、動翼が植設されたタービンロータが貫設されたケーシングと、前記ケーシングの内側に配設され、内部に中空部を有するダイアフラム外輪と、前記ダイアフラム外輪の内側に配設されたダイアフラム内輪と、前記動翼とタービン段落を形成し、少なくとも外径側の端部が前記ダイアフラム外輪に溶接によって接合され、前記ダイアフラム外輪と前記ダイアフラム内輪との間に支持された静翼とを備える。さらに、実施形態の蒸気タービンは、浸食を防ごうとするタービン段落の動翼または浸食を防ごうとする動翼の上流側に位置する静翼の背側もしくは腹側もしくは両側の表面に、翼の前縁部から後縁部に向かい連続した凹溝もしくは凸形状を備える。   The steam turbine according to the embodiment includes a casing through which a turbine rotor in which moving blades are implanted, a diaphragm outer ring disposed inside the casing and having a hollow portion therein, and a diaphragm outer ring disposed inside the diaphragm outer ring. A diaphragm inner ring, a stationary blade that forms a turbine stage with the moving blade, and is supported between the diaphragm outer ring and the diaphragm inner ring, with at least an outer diameter side end joined by welding to the diaphragm outer ring. With. Further, the steam turbine according to the embodiment has a blade on the back side, the ventral side, or both sides of the stationary blade located upstream of the moving blade of the turbine stage to prevent erosion or the moving blade to prevent erosion. A concave groove or a convex shape continuous from the front edge portion to the rear edge portion is provided.

第1の実施の形態の蒸気タービンの鉛直方向の子午断面を示す図である。It is a figure which shows the meridional section of the perpendicular direction of the steam turbine of 1st Embodiment. 第1の実施の形態の蒸気タービンにおける最終のタービン段落の一部の断面を示した図である。It is the figure which showed a partial cross section of the last turbine stage in the steam turbine of 1st Embodiment. 第1の実施の形態の蒸気タービンにおける最終のタービン段落の一部が示された図2のA−A断面を示す図である。It is a figure which shows the AA cross section of FIG. 2 where a part of the last turbine stage in the steam turbine of 1st Embodiment was shown. 第2の実施の形態の蒸気タービンにおける最終のタービン段落の一部の断面を示した図である。It is the figure which showed a partial cross section of the last turbine stage in the steam turbine of 2nd Embodiment. 第3の実施の形態の蒸気タービンにおける最終のタービン段落の一部が示された図2のA−A断面を示す図である。It is a figure which shows the AA cross section of FIG. 2 in which a part of final turbine stage in the steam turbine of 3rd Embodiment was shown. 第4の実施の形態の蒸気タービンにおける最終のタービン段落の一部が示された図2のA−A断面を示す図である。It is a figure which shows the AA cross section of FIG. 2 in which a part of the last turbine stage in the steam turbine of 4th Embodiment was shown. 第5の実施の形態の蒸気タービンにおける最終のタービン段落の一部の断面を示した図である。It is the figure which showed a partial cross section of the last turbine stage in the steam turbine of 5th Embodiment. 第5の実施の形態の蒸気タービンにおける最終のタービン段落の一部の断面を示した図である。It is the figure which showed a partial cross section of the last turbine stage in the steam turbine of 5th Embodiment. 第6の実施の形態の蒸気タービンにおける最終のタービン段落の一部が示された図2のA−A断面を示す図である。It is a figure which shows the AA cross section of FIG. 2 in which a part of final turbine stage in the steam turbine of 6th Embodiment was shown. 第7の実施の形態の蒸気タービンにおける最終のタービン段落の一部の断面を示した図である。It is the figure which showed a partial cross section of the last turbine stage in the steam turbine of 7th Embodiment. 第7の実施の形態の蒸気タービンにおける、最終のタービン段落の動翼の高さ方向における、流体の角度のグラフを示した図である。It is the figure which showed the graph of the angle of the fluid in the height direction of the moving blade of the last turbine stage in the steam turbine of 7th Embodiment. 第8の実施の形態の蒸気タービンにおける最終のタービン段落の一部の断面を示した図である。It is the figure which showed a partial cross section of the last turbine stage in the steam turbine of 8th Embodiment. 従来の蒸気タービンにおけるタービン段落の一部の断面を示した図である。It is the figure which showed a partial cross section of the turbine stage in the conventional steam turbine.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1の実施の形態)   (First embodiment)

図1は、第1の実施の形態の蒸気タービン10の鉛直方向の子午断面を示す図である。図1に示すように、蒸気タービン10は、ケーシング20を備え、このケーシング20内には、タービンロータ22が貫設されている。タービンロータ22には、周方向に複数の動翼21が植設され、動翼翼列を構成している。この動翼翼列は、タービンロータ軸方向に複数段備えられている。タービンロータ22は、図示しないロータ軸受によって回転可能に支持されている。   FIG. 1 is a diagram showing a meridional section in the vertical direction of the steam turbine 10 of the first embodiment. As shown in FIG. 1, the steam turbine 10 includes a casing 20, and a turbine rotor 22 is provided through the casing 20. A plurality of rotor blades 21 are implanted in the circumferential direction in the turbine rotor 22 to constitute a rotor blade cascade. The blade cascade is provided in a plurality of stages in the turbine rotor axial direction. The turbine rotor 22 is rotatably supported by a rotor bearing (not shown).

ケーシング20の内側には、ダイアフラム外輪23が配設されている。ダイアフラム外輪23の内側には、ダイアフラム内輪24が配設されている。ダイアフラム外輪23とダイアフラム内輪24の間には、周方向に複数の静翼25が支持され、静翼翼列を構成している。この静翼翼列は、タービンロータ軸方向に動翼翼列と交互になるように、複数段備えられている。そして、静翼翼列と、この静翼翼列の直下流側に位置する動翼翼列とで一つのタービン段落を構成している。   A diaphragm outer ring 23 is disposed inside the casing 20. A diaphragm inner ring 24 is disposed inside the diaphragm outer ring 23. Between the diaphragm outer ring 23 and the diaphragm inner ring 24, a plurality of stationary blades 25 are supported in the circumferential direction to form a stationary blade cascade. The stationary blade cascade is provided in a plurality of stages so as to alternate with the moving blade cascade in the turbine rotor axial direction. The turbine blade cascade and the rotor blade cascade located immediately downstream of the stator blade cascade constitute one turbine stage.

タービンロータ22とケーシング20との間には、蒸気の外部への漏洩を防止するために、グランドシール部26が設けられている。また、タービンロータ22とダイアフラム内輪24との間には、蒸気の漏洩を防止するために、シール部27が設けられている。   A ground seal portion 26 is provided between the turbine rotor 22 and the casing 20 to prevent leakage of steam to the outside. A seal portion 27 is provided between the turbine rotor 22 and the diaphragm inner ring 24 in order to prevent steam leakage.

蒸気タービン10には、内部に蒸気を導入するための蒸気入口管28がケーシング20を貫通して設けられている。なお、図示しないが、最終のタービン段落の下流側には、タービン段落において膨張仕事をした蒸気を排気するための排気流路が設けられている。この排気流路は、例えば、復水器(図示しない)に連通されている。   In the steam turbine 10, a steam inlet pipe 28 for introducing steam into the inside is provided through the casing 20. Although not shown, an exhaust passage for exhausting steam that has expanded in the turbine stage is provided downstream of the final turbine stage. This exhaust flow path is connected to, for example, a condenser (not shown).

次に、低圧となり湿り蒸気が流れるタービン段落の構成について説明する。   Next, the configuration of the turbine stage in which low-pressure and wet steam flows will be described.

ここでは、湿り蒸気が流れるタービン段落として、最終のタービン段落を例示して説明する。なお、湿り蒸気が流れるタービン段落は、最終のタービン段落のみに限られず、これよりも上流のタービン段落を含むこともある。このような、湿り蒸気が流れるタービン段落には、発生した水滴や水膜を捕獲する機能が備えられる。   Here, the final turbine stage will be described as an example of the turbine stage through which the wet steam flows. The turbine stage through which the wet steam flows is not limited to the final turbine stage, and may include an upstream turbine stage. Such a turbine stage through which wet steam flows has a function of capturing the generated water droplets and water film.

図2は、第1の実施の形態の蒸気タービン10における最終のタービン段落の一部の断面を示した図である。図3は、第1の実施の形態の蒸気タービン10における最終のタービン段落の一部が示された図2のA−A断面を示す図である。   FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a part of the final turbine stage in the steam turbine 10 according to the first embodiment. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 2 in which a part of the final turbine stage in the steam turbine 10 of the first embodiment is shown.

図2に示すように、最終のタービン段落動翼21の翼面には、水滴または水膜を案内する水分案内溝31が形成されている。この水分案内溝1の構成について説明する。なお、蒸気は、図2において矢印32に示すように左側から右側に流れる。 As shown in FIG. 2, a moisture guide groove 31 that guides water droplets or a water film is formed on the blade surface of the final turbine stage moving blade 21. The configuration of the moisture guide groove 1 will be described. The steam flows from the left side to the right side as indicated by an arrow 32 in FIG.

図3に示すように、水分案内溝31a及び31bは動翼21の翼面の腹側33及び背側34に形成されている。水分案内溝31aと31b共に、動翼21の前縁35近傍から後縁36近傍にかけて形成されている。 As shown in FIG. 3, the moisture guide grooves 31 a and 31 b are formed on the ventral side 33 and the back side 34 of the blade surface of the moving blade 21. Both the moisture guide grooves 31a and 31b are formed from the vicinity of the front edge 35 of the moving blade 21 to the vicinity of the rear edge 36 thereof.

図2において動翼21の植込み側根元37近傍に付着した水滴38は、動翼21の回転によって生じる遠心力により、動翼先端39方向に翼面上を移動する。水滴38は翼面上を移動する際、他の水滴と集合し、粗大な水滴40に成長する。水分案内溝31は、水滴が移動する経路の途中に形成されている。水滴40は移動の途中で水分案内溝31に捕獲されると、動翼の回転によって生じる遠心力と、水分案内溝31により生じる表面張力の作用により、溝に沿って矢印41方向に移動する。図2及び図3において水分案内溝31内を移動する水滴42が水分案内溝31の後端に達すると、同じく溝内を移動してきた水滴と合流してより大きな水滴43に成長し、動翼21の回転によって生じる遠心力及びタービンを駆動する蒸気力により、動翼21の後縁端から吹きちぎれ、吹きちぎれた水滴44はタービン最終段より下流に排出される。このように水分案内溝を介して水分を排出することで、タービン最終段動翼と水分の衝突を減少させ、動翼の浸食を低減することができる。 In FIG. 2, the water droplet 38 adhering to the vicinity of the root 37 of the moving blade 21 moves on the blade surface in the direction of the moving blade tip 39 due to the centrifugal force generated by the rotation of the moving blade 21. When the water droplets 38 move on the blade surface, they gather with other water droplets and grow into coarse water droplets 40. The moisture guide groove 31 is formed in the middle of the path along which the water droplet moves. When the water droplet 40 is captured in the moisture guide groove 31 in the middle of movement, it moves in the direction of the arrow 41 along the groove due to the centrifugal force generated by the rotation of the moving blade and the surface tension generated by the moisture guide groove 31. 2 and 3, when the water droplet 42 moving in the moisture guide groove 31 reaches the rear end of the moisture guide groove 31, it merges with the water droplet that has also moved in the groove and grows into a larger water droplet 43. The centrifugal force generated by the rotation of the turbine 21 and the steam force driving the turbine blow off from the trailing edge of the rotor blade 21, and the blown water droplets 44 are discharged downstream from the turbine final stage. By discharging moisture through the moisture guide groove in this way, collision between the turbine final stage rotor blade and moisture can be reduced, and erosion of the rotor blade can be reduced.

(第2の実施の形態) (Second Embodiment)

図4は、第2の実施の形態の蒸気タービン10における最終のタービン段落の一部の断面を示した図である。尚、第1の実施の形態の蒸気タービン10と同一の構成部分には、同一の符号を付して、重複する説明を省略または簡略する。第2の実施の形態においては、第1の実施の形態と同様に、タービン最終段動翼21の翼面上に水分案内溝が設けられている。第2の実施の形態では、水分案内溝31が動翼21の長手方向に複数列設けられている。動翼21の先端39方向に向けて移動する水滴または水膜の速度が速いときや、水滴径や水膜厚さが水分案内溝31aで捕獲可能な大きさより大きい場合に水分案内溝31aを乗り越えて、これらを捕獲できない場合が想定される。このような場合にでも、図4に示すように、水分案内溝を複数設ける事により、水滴または水膜の移動速度を減衰させる効果と、水滴径または水膜厚さを減少させる効果があり、第1の実施の形態より確実に水分を捕獲し、タービン下流に排出することができる。 FIG. 4 is a view showing a cross section of a part of the final turbine stage in the steam turbine 10 of the second embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as the steam turbine 10 of 1st Embodiment, and the overlapping description is abbreviate | omitted or simplified. In the second embodiment, a water guide groove is provided on the blade surface of the turbine final stage moving blade 21 as in the first embodiment. In the second embodiment, the water guide grooves 31 are provided in a plurality of rows in the longitudinal direction of the rotor blade 21. When the speed of a water droplet or water film moving toward the tip 39 of the moving blade 21 is high, or when the water droplet diameter or water film thickness is larger than the size that can be captured by the water guide groove 31a, the water guide groove 31a is overcome. Therefore, it is assumed that these cannot be captured. Even in such a case, as shown in FIG. 4, by providing a plurality of moisture guide grooves, there is an effect of attenuating the moving speed of the water droplet or the water film, and an effect of reducing the water droplet diameter or the water film thickness, Moisture can be more reliably captured and discharged downstream of the turbine than in the first embodiment.

(第3の実施の形態) (Third embodiment)

図5は、第3の実施の形態における蒸気タービン10における最終のタービン段落の一部が示された、図2のA−A断面に相当する断面を示す図である。ここでは、図2に示した第1の実施の形態の水分案内溝31の構成を例示して説明する。第3の実施の形態の蒸気タービン10においては、水分案内溝45の構成以外は、第1または第2の実施の形態の蒸気タービン10の構成と同じであるため、ここでは、水分案内溝45の構成について主に説明する。図5に示すように第3の実施の形態の蒸気タービン10は第1の実施の形態と同様に動翼翼面に水分案内溝45が形成されている。水分案内溝45は動翼背側の45aと腹側の45bから構成される。図5では水分案内溝の背側45aと腹側45bが、動翼21の後縁端36まで形成されており、水分案内溝の背側45aと腹側45bは後縁端36で合流し、連続した溝を形成している。水分案内溝45で捕獲された水分は溝に沿って翼後縁36まで移動した後、動翼21から離脱して排気される。このように水分案内溝を後縁端36まで形成することにより、水分の離脱をいっそう促進することができる。 FIG. 5 is a view showing a cross section corresponding to the AA cross section of FIG. 2 in which a part of the final turbine stage in the steam turbine 10 according to the third embodiment is shown. Here, the structure of the moisture guide groove 31 of the first embodiment shown in FIG. 2 will be described as an example. The steam turbine 10 of the third embodiment is the same as the configuration of the steam turbine 10 of the first or second embodiment except for the configuration of the moisture guide groove 45, and here, the moisture guide groove 45 is here. The configuration will be mainly described. As shown in FIG. 5, in the steam turbine 10 of the third embodiment, a moisture guide groove 45 is formed on the blade surface as in the first embodiment. The moisture guide groove 45 is composed of a moving blade back side 45a and a ventral side 45b. In FIG. 5, the dorsal side 45a and the ventral side 45b of the moisture guide groove are formed up to the trailing edge 36 of the moving blade 21, and the dorsal side 45a and the ventral side 45b of the moisture guiding groove merge at the trailing edge 36 and are continuous. Grooves are formed. Moisture captured in the moisture guide groove 45 moves to the blade trailing edge 36 along the groove, and then leaves the blade 21 and is exhausted. By forming the moisture guide groove up to the trailing edge 36 in this way, the detachment of moisture can be further promoted.

(第4の実施の形態) (Fourth embodiment)

図6は、第4の実施の形態における蒸気タービン10における最終のタービン段落の一部が示された、図2のA−A断面に相当する断面を示す図である。ここでは、図2に示した第1の実施の形態の水分案内溝31の構成を例示して説明する。第4の実施の形態の蒸気タービン10においては、水分案内溝46の構成以外は、第1または第2の実施の形態の蒸気タービン10の構成と同じであるため、ここでは、水分案内溝45の構成について主に説明する。図6に示すように第4の実施の形態の蒸気タービン10は第1の実施の形態と同様に動翼翼面に水分案内溝46が形成されている。水分案内溝46は動翼背側の46aと腹側の46bから構成される。図6では水分案内溝の背側46aと腹側46bが、動翼21の背側・腹側共に後縁端36の手前まで形成されており、水分案内溝46の後端底部は緩やかな角度で動翼翼面37と接続している。水分案内溝に捕獲された水分は溝に沿って翼後縁端36方向に移動した後、溝の後端の緩やかな底部に沿って排出され、動翼後縁端36から離脱して排気される。動翼21の後縁近傍の断面幅が薄く、動翼の強度が低下する懸念から水分案内溝を後縁端まで形成できない場合でも、図6に示すように水分案内溝46後端の底面を緩やかな角度で動翼翼面62と接続することにより、水分の離脱を促進することができる。 FIG. 6 is a view showing a cross section corresponding to the AA cross section of FIG. 2 in which a part of the final turbine stage in the steam turbine 10 according to the fourth embodiment is shown. Here, the structure of the moisture guide groove 31 of the first embodiment shown in FIG. 2 will be described as an example. In the steam turbine 10 of the fourth embodiment, the configuration of the steam guide 10 is the same as that of the steam turbine 10 of the first or second embodiment except for the configuration of the moisture guide groove 46. The configuration will be mainly described. As shown in FIG. 6, the steam turbine 10 of the fourth embodiment has a moisture guide groove 46 formed on the blade surface as in the first embodiment. The moisture guide groove 46 is composed of a rotor blade back side 46a and a ventral side 46b. In FIG. 6, the back side 46 a and the ventral side 46 b of the moisture guide groove are formed up to the rear edge 36 on both the back side and the abdomen side of the moving blade 21, and the bottom end of the moisture guide groove 46 is at a gentle angle. The rotor blade surface 37 is connected. The moisture trapped in the moisture guide groove moves along the groove toward the blade trailing edge 36, and then is discharged along the gentle bottom of the trailing edge of the groove. The moisture is separated from the blade trailing edge 36 and exhausted. The Even if the moisture guide groove cannot be formed up to the trailing edge because the cross-sectional width in the vicinity of the trailing edge of the bucket 21 is thin and the strength of the bucket is reduced, the bottom surface of the trailing edge of the moisture guide groove 46 is not shown in FIG. By connecting with the blade surface 62 at a gentle angle, the detachment of moisture can be promoted.

(第5の実施の形態) (Fifth embodiment)

図7は、第5の実施の形態の蒸気タービン10における最終のタービン段落の一部の断面を示した図である。尚、第1の実施の形態の蒸気タービン10と同一の構成部分には、同一の符号を付して、重複する説明を省略または簡略する。第5の実施の形態においては、第1の実施の形態と同様に、タービン最終段動翼21の翼面上に水分案内溝47が設けられている。第5の実施の形態の水分案内溝47は、動翼の中央付近の線48を挟んでタービン上流側と下流側で、溝が形成されている翼断面が異なっている。タービン上流側の水分案内溝47aは翼断面B−B上に形成される。下流側の水分案内溝47bは翼断面C−C上に形成される。更に水分案内溝47aと47bは47cにより接続され、一連の水分案内溝47を形成している。水分案内溝47に捕獲された水分が溝を介して動翼21後方に排出される機能は第1の実施の形態と同じである。蒸気タービンの最終段落のように長大な動翼において翼断面に亀裂や破断が発生する程の大きな遠心力が作用する場合に、水分案内溝を形成する翼断面の遠心方向位置を複数に分散することにより、単一断面に生じる応力集中を緩和することができる。第5の実施の形態による水分案内溝は、図8に示す水分案内溝49,50,51ように、第2の実施の形態と同様、水分の捕獲が確実に行われる為に、動翼21翼面上に複数設けても良い。 FIG. 7 is a partial cross-sectional view of the final turbine stage in the steam turbine 10 according to the fifth embodiment. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component same as the steam turbine 10 of 1st Embodiment, and the overlapping description is abbreviate | omitted or simplified. In the fifth embodiment, a moisture guide groove 47 is provided on the blade surface of the turbine final stage moving blade 21 as in the first embodiment. The moisture guide groove 47 of the fifth embodiment is different in blade cross-section where grooves are formed on the upstream side and downstream side of the turbine across a line 48 near the center of the rotor blade. The moisture guide groove 47a on the upstream side of the turbine is formed on the blade cross section BB. The moisture guide groove 47b on the downstream side is formed on the blade cross section CC. Further, the moisture guide grooves 47a and 47b are connected by 47c to form a series of moisture guide grooves 47. The function of draining the moisture trapped in the moisture guide groove 47 to the rear of the rotor blade 21 through the groove is the same as in the first embodiment. Disperse the centrifugal section of the blade cross section that forms the moisture guide groove into multiple parts when a large centrifugal force is applied to the blade cross section of a long blade as in the last paragraph of a steam turbine. As a result, stress concentration occurring in a single cross section can be relaxed. The moisture guide groove according to the fifth embodiment is similar to the second embodiment, like the moisture guide grooves 49, 50, 51 shown in FIG. A plurality may be provided on the blade surface.

(第6の実施の形態) (Sixth embodiment)

図9は、第6の実施の形態の蒸気タービン10における最終のタービン段落の一部が示された、図2のA−A断面に相当する断面を示す図である。第1〜第5の実施の形態では動翼表面に付着した水分を動翼後縁端近傍まで案内する為に溝を設けていた。第6の実施の形態では動翼翼面に凸形状となる水分案内リブ52を形成しており、機能は第1〜第5の実施の形態と同じく、動翼翼面に付着した水分を動翼前縁側から後縁側にかけて案内し、動翼出口へ排出するものである。水分案内リブ52は第5の実施の形態における水分案内溝と同様に複数断面に渡って形成すると共に、翼面上に複数設けても良い。 FIG. 9 is a view showing a cross section corresponding to the AA cross section of FIG. 2 in which a part of the final turbine stage in the steam turbine 10 of the sixth embodiment is shown. In the first to fifth embodiments, a groove is provided in order to guide moisture adhering to the blade surface to the vicinity of the trailing edge of the blade. In the sixth embodiment, a water guide rib 52 having a convex shape is formed on the blade surface, and the function is the same as in the first to fifth embodiments, and the moisture adhering to the blade surface is removed before the blade. It is guided from the edge side to the rear edge side and discharged to the rotor blade outlet. The moisture guide ribs 52 may be formed over a plurality of cross sections like the moisture guide groove in the fifth embodiment, and a plurality of moisture guide ribs 52 may be provided on the blade surface.

(第7の実施の形態) (Seventh embodiment)

図10は、第7の実施の形態の蒸気タービン10における最終のタービン段落の一部の断面を示した図である。図11は、図10に示すタービン最終段落の子午断面上において、動翼21の高さ位置と流体の角度の例を示した流体解析に基づくグラフであり、横軸は動翼21の全高Zにおけるある高さzの比z/Zを表している。縦軸はある各高さ比z/Zにおける、流体の角度θを表している。図11の曲線θaは動翼21の前縁21aの流体の角度、曲線θbは後縁21bの流体の角度をそれぞれ表している。動翼前縁21aすなわち動翼入口の流体角度θaと、動翼後縁21bの流体角度θbは、ある同一の高さ比z/Zにおいて異なっていることから、流体の角度θは動翼の翼間Xを流れる間に変化している。このように角度を持った流体中に第1から第6の実施例に示すような水分案内溝もしくは水分案内リブを設ける場合、これらが流体の角度に沿わないと、流体は溝もしくはリブと交差する際に抵抗を生じタービン性能を低下させる。第7の実施の形態では、流体が角度を変化しつつ上流から下流に至る軌跡、すなわち流線63に沿う形状に、水分案内溝53を形成している。水分案内溝53は流線63に沿っている為、流体抵抗が抑えられ、性能の低下を防ぐことができる。 FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a part of the final turbine stage in the steam turbine 10 according to the seventh embodiment. FIG. 11 is a graph based on fluid analysis showing an example of the height position of the moving blade 21 and the angle of the fluid on the meridional section of the final stage of the turbine shown in FIG. 10, and the horizontal axis represents the total height Z of the moving blade 21. Represents the ratio z / Z of a certain height z. The vertical axis represents the fluid angle θ at each height ratio z / Z. The curve θa in FIG. 11 represents the fluid angle at the leading edge 21a of the rotor blade 21, and the curve θb represents the fluid angle at the trailing edge 21b. The fluid angle θa at the blade leading edge 21a, that is, the blade inlet, and the fluid angle θb at the blade trailing edge 21b are different at a certain height ratio z / Z. It changes while flowing between the wings X. When the moisture guide grooves or the moisture guide ribs as shown in the first to sixth embodiments are provided in the fluid having such an angle, the fluid intersects the grooves or the ribs if they do not follow the angle of the fluid. This creates resistance and reduces turbine performance. In the seventh embodiment, the moisture guide groove 53 is formed in a trajectory from upstream to downstream while changing the angle, that is, along the streamline 63. Since the moisture guide groove 53 is along the stream line 63, the fluid resistance is suppressed, and the performance can be prevented from deteriorating.

(第8の実施の形態) (Eighth embodiment)

図12は、第8の実施の形態の蒸気タービン10における最終のタービン段落の一部の断面を示した図である。第8の実施の形態においては、第1から第7の実施の形態と異なり、タービン最終段静翼25、すなわち浸食を防ぎたい最終段動翼の上流側に位置する静翼の翼面上に水分案内溝が設けられている。タービン通路部を流れる蒸気は、その風向に回転成分を持っており、タービン入口から出口に向かって流れる過程で、回転により生じる遠心力の影響で、次第に通路部外周側に寄り集まっていく。 FIG. 12 is a partial cross-sectional view of the final turbine stage in the steam turbine 10 according to the eighth embodiment. In the eighth embodiment, unlike the first to seventh embodiments, moisture guidance is provided on the blade surface of the turbine final stage stationary blade 25, that is, the stationary blade located upstream of the final stage moving blade to prevent erosion. Grooves are provided. The steam flowing through the turbine passage has a rotational component in the wind direction, and gradually gathers toward the outer periphery of the passage due to the centrifugal force generated by the rotation in the process of flowing from the turbine inlet to the outlet.

第8の実施の形態において、静翼25の表面上に水分案内溝54を形成することにより、静翼25の表面に付着する水滴もしくは水膜等の水分55が、蒸気力によって通路部外周側に運ばれる過程で、これらの水分を捕獲することができる。蒸気中に含まれる水分が動翼の外周側に運ばれる事を抑制することで、静翼25の下流に位置する動翼21に生じる浸食を低減することができる。 In the eighth embodiment, by forming the moisture guide groove 54 on the surface of the stationary blade 25, water 55 such as water droplets or a water film adhering to the surface of the stationary blade 25 is caused by the steam force to the outer peripheral side of the passage portion. These waters can be captured in the process of being transported to. By suppressing the moisture contained in the steam from being carried to the outer peripheral side of the moving blade, erosion generated on the moving blade 21 located downstream of the stationary blade 25 can be reduced.

10…蒸気タービン、20…ケーシング、21、59…動翼、22…タービンロータ、23…ダイアフラム外輪、23a…通路部外周壁面、24…ダイアフラム内輪、25…静翼、26…グランドシール部、27…シール部、28…蒸気入口管、29…蒸気流路、30、62…中空部、31、31a、31a、45、45a、45b、46、46a、46b、47、47a、47b、47c、49、50、51、53…水分案内溝、32、41…矢印、33…翼面腹側、34…翼面背側、35…動翼前縁、36…動翼後縁、37…動翼の植込み側根元部、38、42、43、44…水滴、48…線、52…水分案内リブ、39…動翼先端、40…粗大な水滴、55…水分、56…翼面スリット、57…壁面スリット、60…ガイド溝、61…逆流蒸気、62…動翼翼面、63…流線、Z…動翼の全高、z…動翼の高さ位置、θ…流体の角度、θa…動翼入口の流体角度、θb…動翼出口の流体角度 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Steam turbine, 20 ... Casing, 21, 59 ... Moving blade, 22 ... Turbine rotor, 23 ... Diaphragm outer ring, 23a ... Outer wall surface of passage part, 24 ... Diaphragm inner ring, 25 ... Stator blade, 26 ... Ground seal part, 27 ... Seal part, 28 ... Steam inlet pipe, 29 ... Steam flow path, 30, 62 ... Hollow part, 31, 31a, 31a, 45, 45a, 45b, 46, 46a, 46b, 47, 47a, 47b, 47c, 49 , 50, 51, 53 ... moisture guide groove, 32, 41 ... arrow, 33 ... blade surface ventral side, 34 ... blade surface dorsal side, 35 ... moving blade leading edge, 36 ... moving blade trailing edge, 37 ... moving blade Implanted side root, 38, 42, 43, 44 ... water droplet, 48 ... line, 52 ... moisture guide rib, 39 ... moving blade tip, 40 ... coarse water droplet, 55 ... moisture, 56 ... blade surface slit, 57 ... wall surface Slit, 60 ... Guide groove, 61 ... Stream steam, 62 ... blade surface, 63 ... streamline, Z ... height of blade, z ... height position of blade, θ ... angle of fluid, θa ... fluid angle at blade inlet, θb ... blade outlet Fluid angle

Claims (7)

ロータと、
このロータに植設され、作動蒸気が作用して前記ロータを回転させる動翼と、
前記作動蒸気の膨張により前記動翼表面に発生する水滴または水膜を、前記動翼の下流の方向に案内するために前記動翼に設けられる案内溝または案内リブと
を具備することを特徴とする蒸気タービン。
A rotor,
A rotor blade that is implanted in the rotor and that rotates by operating steam acting on the rotor;
A guide groove or a guide rib provided in the blade for guiding water droplets or a water film generated on the surface of the blade by expansion of the working steam in a downstream direction of the blade. Steam turbine.
ロータと、
このロータに植設され、作動蒸気が作用して前記ロータを回転させる動翼と、
前記作動蒸気を前記動翼に導く静翼と、
前記作動蒸気の膨張により前記静翼の翼面に発生する水滴または水膜を、前記動翼の下流の方向に案内するために前記静翼に設けられる案内溝または案内リブとを具備することを特徴とする蒸気タービン。
A rotor,
A rotor blade that is implanted in the rotor and that rotates by operating steam acting on the rotor;
A stationary blade for guiding the working steam to the moving blade;
A guide groove or a guide rib provided in the stationary blade for guiding water droplets or a water film generated on the blade surface of the stationary blade due to expansion of the working steam in a downstream direction of the moving blade. A featured steam turbine.
請求項1または2のいずれか1項記載の蒸気タービンであり、案内溝もしくは案内リブを複数備えることを特徴とする蒸気タービン。 The steam turbine according to claim 1, wherein the steam turbine includes a plurality of guide grooves or guide ribs. 請求項1または2いずれか1項記載の蒸気タービンであり、案内溝もしくは案内リブを翼の背側と腹側に備え、背側と腹側の案内溝もしくは案内リブが翼の前縁もしくは後縁で連結されていることを特徴とする蒸気タービン。   3. A steam turbine according to claim 1, wherein guide grooves or guide ribs are provided on the back side and the ventral side of the blade, and the guide grooves or guide ribs on the back side and the ventral side are provided at the leading edge or the trailing edge of the blade. A steam turbine characterized by being connected. 請求項1に記載の蒸気タービンであり、案内溝の底を成す面が、翼の外表面と緩やかな角度で接続されていることを特徴とする蒸気タービン。   The steam turbine according to claim 1, wherein a surface forming the bottom of the guide groove is connected to an outer surface of the blade at a moderate angle. 請求項1または2記載のいずれか1項記載の蒸気タービンであり、案内溝もしくは案内リブがZ型に折れ曲がった形状を成し、複数の翼断面にかけて形成されていることを特徴とする蒸気タービン。 3. The steam turbine according to claim 1, wherein the guide groove or the guide rib has a shape bent in a Z shape and is formed over a plurality of blade cross sections. . 請求項1または請求項2にいずれか1項記載の蒸気タービンであり、案内溝もしくは案内リブが前記蒸気タービンを作動するための流体の流線に沿う湾曲した形状で形成されていることを特徴とする蒸気タービン。 3. The steam turbine according to claim 1, wherein the guide groove or the guide rib is formed in a curved shape along a fluid flow line for operating the steam turbine. And steam turbine.
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