JP3776541B2

JP3776541B2 - Steam turbine casing flange cooling structure

Info

Publication number: JP3776541B2
Application number: JP00642797A
Authority: JP
Inventors: 隆中野
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1997-01-17
Filing date: 1997-01-17
Publication date: 2006-05-17
Anticipated expiration: 2017-01-17
Also published as: JPH10196312A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は蒸気タービン車室の水平フランジを冷却する構造を備えた蒸気タービンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
蒸気タービン車室の上下の水平フランジとこれを締結する水平フランジボルトは、運転中に高温蒸気の影響を受けて温度が上昇し、長時間ボルトを締め付けた状態ではボルトとフランジが高温クリープで緩んでしまい水平フランジ面から蒸気洩れを起すことがある。
【０００３】
このため車室上半部及び車室下半部の水平フランジ部を締結する水平フランジボルトより内側に、車室内面にほぼ平行な面に沿って冷却蒸気流路が形成されて冷却を行うようにしている。
【０００４】
図３ないし図５に従来の冷却構造の二例を示す。図３に示すものは、車室上半部５１Ａ及び下半部５１Ｂの水平フランジ５２Ａ，５２Ｂの内面に溝を穿設し、これに蓋５３Ａ，５３Ｂを溶接することによって植込ボルト５４よりも内側で車室内面にほぼ平行な面に沿った冷却蒸気流路５５Ａ，５５Ｂを形成したものである。
【０００５】
そしてこの冷却蒸気流路５５Ａ，５５Ｂに蒸気タービンの低温部から抽気した蒸気を流してこの部分を冷却する。しかし、ボルト穴５６へは冷却蒸気は供給しない。なお、上記一対の冷却蒸気流路５５Ａ，５５Ｂは、熱応力の発生を防止するために上下対称でかつ左右対称の位置に設けられている。
【０００６】
また、図４，５に示すものは、車室上半部５１Ａ及び下半部５１Ｂの水平フランジ５２Ａ，５２Ｂを締結するボルト５４のボルト穴５６よりも内側に、車室内面にほぼ平行な面に沿って高温用配管５７を車室製作時に鋳ぐるみすることにより冷却蒸気の流路５５Ａ，５５Ｂを形成したものである。なお、図５は図４のＶ−Ｖ断面図である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記したような従来のものにおいて、蒸気タービン車室の内面は同内面全般にわたって一様に平坦部を形成しているとは限らず、蒸気タービンによっては余儀なく凹凸面に形成される場合もあり、そのような場合には車室の水平フランジの冷却ができないというものもある。
【０００８】
又冷却蒸気として低温部から抽気した蒸気を使用するので、その分タービン性能は低下することになる。
【０００９】
本発明はこのような従来のものにおける不具合を解消し、蒸気タービンの内面形状のいかんにかかわらず水平フランジ部の冷却を確実に行い、かつ、タービン性能の低下もないようにしたものを提供することを課題とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記した課題を解決すべくなされたもので、車室上半部及び車室下半部それぞれの水平フランジの鉛直な外側端面と同外側端面に沿って被覆した保温材との間に冷却流路を設け、同冷却流路の上部及び下部で前記保温材の一部を除去して前記冷却流路の上部及び下部を大気に連通し同大気を下部から上部へ自然通過させるようにした蒸気タービン車室フランジの冷却構造を提供し、水平フランジの鉛直な外側端面とこれに沿って被覆した保温材との間、即ち水平フランジの内部ではなく外部に冷却流路を形成するので、車室内の形状とは全く無関係でそれに支配されることはなく、また、冷却に必要な箇所のみを的確に特定して冷却を行いうるようにしたものである。
【００１２】
また、上記に加えて、前記冷却流路をその上部及び下部で大気に連通したことにより、同冷却流路にはその下部から大気が冷却空気として流入し、車室の熱を受けて温度上昇し（因みに一般的な蒸気タービンでは、最も高温度で内面蒸気温度が５３８℃、そしてこの冷却流路附近ではそれより約２０〜４０℃程低い温度である）、比重量が小さくなって車室上半部側への大気の自然流れが生じて冷却が促進されることになる。そしてここでも冷却媒体としてタービン低圧部の冷却蒸気を使用しないので、蒸気タービンの性能を僅かでも損うことはないものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１及び図２に基づいて本発明の実施の一形態を説明する。図１は蒸気タービン車室フランジの冷却構造の説明図、また図２は冷却構造を設置したイメージ図である。
【００１４】
車室上半部１Ａ及び車室下半部１Ｂは、水平フランジ２の部位において水平フランジボルト３で締付けられており、水平フランジ２を含めて全表面は保温材４及び保温材６により被覆されている。
【００１５】
水平フランジ２の鉛直な外側端面５とその端面に沿って被覆した保温材６との間には、冷却媒体流路７が設けられている。
【００１６】
なお、冷却媒体流路７は、水平フランジ２の全面に設けられているのではなく、冷却を必要とする箇所のみを選定して設けられている。
【００１７】
また、冷却媒体流路７は、その上部及び下部で保温材４の一部を切り欠き、大気に連通する通路４Ａ，４Ｂを形成し、冷却媒体として大気を利用するようになっている。
【００１８】
なお、改めて図示することは省略するが、この下方の通路４Ｂに雑空気配管を接続し、プラントが備えている雑空気等を冷却媒体として用い、強制的に冷却媒体流路に供給して冷却を行うこともできる。
【００１９】
また、これらの冷却媒体流路７は、水平フランジ２の鉛直な外側端面５に形成するので、その位置を任意に選定することが出来、図２にイメージとして示すように、水平フランジ２の冷却を必要とする箇所を狙って設け、同図中に黒矢印で示すように冷却媒体であるたとえば冷却空気を流出し、水平フランジボルト３を冷却するものである。
【００２０】
本実施の形態では、前記のようにして蒸気タービン車室における水平フランジ２の冷却を必要とする任意の位置を選定して冷却することが可能となる。
【００２１】
又雑空気配管を接続して強制的に冷却させる場合も水平フランジ２の上下部の一部保温材を開放し大気空気を自然通過させる場合も冷却媒体として大気温度の空気を用いているので構造が簡単な割りに冷却効果は大きい。
【００２２】
因みに水平フランジの部位での水平フランジボルト３の温度は、通常運転時一般的にこの種蒸気タービン（事業用、産業用）の最も高温度である内面蒸気温度５３８℃に対し約２０〜４０℃低い温度となる。
【００２３】
従って、車室下半部側から導入される冷却媒体の空気はこのような車室の熱を受けて上昇し、比重量が小さくなり車室上半部側への自然流れが生じてここに冷却空気の流路が形成されることになる。
【００２４】
そのうえ前記した従来のもののように冷却媒体として低圧部の蒸気を使用しないので、蒸気タービンの出能を僅かでも損うことがないものである。
【００２５】
以上、本発明を図示の実施の形態について説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されず、本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えてよいことはいうまでもない。
【００２６】
【発明の効果】
以上本発明によれば、水平フランジの内部ではなく外部に冷却流路を形成するので、蒸気タービンの内面形状の如何に拘わらず冷却を必要とする水平フランジ部位を選んで容易に冷却できることになり、高温蒸気の影響を受けてボルト、フランジが高温クリープで緩み、水平フランジ面から蒸気洩れを起すこともなく、信頼性の高い蒸気タービンを得ることができたものである。
【００２８】
しかも冷却流路の上部及び下部で保温材の一部を除去する極く簡便な構造で自然法則を巧みに利用して最も安価な大気を下部から上部へ自然流れの冷却媒体として使用することができ、製作コスト及びランニングコストを大巾に低下することができたものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係る車室フランジの冷却構造を示す概略図。
【図２】図１の実施の形態の車室フランジ冷却構造の設置位置をイメージ的に示す説明図。
【図３】従来の車室フランジの冷却構造の１例を示す概略図。
【図４】従来の車室フランジの冷却構造の他の例を示す概略図。
【図５】図４のＶ−Ｖ断面図。
【符号の説明】
１Ａ車室上半部
１Ｂ車室下半部
２水平フランジ
３水平フランジボルト
４保温材
５外側端面
６保温材
７冷却媒体流路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a steam turbine having a structure for cooling a horizontal flange of a steam turbine casing.
[0002]
[Prior art]
The upper and lower horizontal flanges of the steam turbine casing and the horizontal flange bolts that fasten them rise due to the effect of high-temperature steam during operation, and the bolts and flanges loosen due to high-temperature creep when the bolts are tightened for a long time. It may cause steam leakage from the horizontal flange surface.
[0003]
For this reason, a cooling steam flow path is formed inside the horizontal flange bolt that fastens the horizontal flange portions of the upper half of the passenger compartment and the lower half of the passenger compartment along a plane substantially parallel to the inner compartment so as to perform cooling. I have to.
[0004]
3 to 5 show two examples of conventional cooling structures. 3 shows a groove formed in the inner surfaces of the horizontal flanges 52A and 52B of the upper half 51A and the lower half 51B of the passenger compartment, and the lids 53A and 53B are welded to the inner flanges 52A and 52B. The cooling steam flow paths 55A and 55B are formed along a plane substantially parallel to the vehicle interior surface on the inner side.
[0005]
Then, the steam extracted from the low temperature portion of the steam turbine is supplied to the cooling steam flow paths 55A and 55B to cool the portions. However, the cooling steam is not supplied to the bolt holes 56. The pair of cooling steam flow paths 55A and 55B are provided at positions that are vertically symmetrical and horizontally symmetrical in order to prevent generation of thermal stress.
[0006]
4 and 5 show a plane substantially parallel to the interior of the vehicle interior, inside the bolt hole 56 of the bolt 54 for fastening the horizontal flanges 52A and 52B of the upper half 51A and the lower half 51B of the vehicle interior. The cooling steam flow paths 55A and 55B are formed by casting the high-temperature pipe 57 along the line at the time of manufacture of the passenger compartment. 5 is a cross-sectional view taken along the line VV in FIG.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional one as described above, the inner surface of the steam turbine casing does not necessarily form a flat portion uniformly over the entire inner surface, and depending on the steam turbine, it may be inevitably formed on an uneven surface, In such a case, the horizontal flange of the passenger compartment cannot be cooled.
[0008]
Further, since the steam extracted from the low temperature portion is used as the cooling steam, the turbine performance is lowered accordingly.
[0009]
The present invention eliminates such problems in the prior art, provides a cooling system that reliably cools the horizontal flange portion regardless of the shape of the inner surface of the steam turbine, and does not deteriorate the turbine performance. This is a problem.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has the problems described above were solved all Kunasa, between the heat insulating material coated along the vertical outer end face and the outer end face of the halves and the passenger compartment lower half each of the horizontal flange on the cabin A cooling flow path is provided, and a part of the heat insulating material is removed at the upper and lower parts of the cooling flow path so that the upper and lower parts of the cooling flow path communicate with the atmosphere so that the air passes naturally from the lower part to the upper part. and to provide a cooling structure of a steam turbine casing flange, between the vertical outer end face and the heat insulating material coated along this horizontal flange, that is, to form a cold 却流 path to the outside rather than the inside of the horizontal flange In addition, it is completely independent of the shape of the passenger compartment and is not controlled by it, and it is possible to perform the cooling by accurately specifying only the portions necessary for the cooling.
[0012]
In addition to the above, the by communicating with the atmosphere cold 却流 path at its upper and lower, the same cold 却流 path flows air from the lower part as cooling air, receives the passenger compartment heat (in this connection common steam turbine, the highest temperature at the inner surface steam temperature 538 ° C., and in the cold 却流 path vicinity temperature is lower by about 20 to 40 ° C. more) increased temperature, specific weight becomes small As a result, a natural flow of air to the upper half of the passenger compartment occurs and cooling is promoted. And since the cooling steam of a turbine low-pressure part is not used as a cooling medium also here, the performance of a steam turbine is not impaired even a little.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an explanatory view of a cooling structure of a steam turbine casing flange, and FIG. 2 is an image view in which the cooling structure is installed.
[0014]
The upper half 1 </ b> A and the lower half 1 </ b> B of the passenger compartment are fastened with the horizontal flange bolt 3 at the horizontal flange 2, and the entire surface including the horizontal flange 2 is covered with the heat insulating material 4 and the heat insulating material 6. ing.
[0015]
A cooling medium flow path 7 is provided between the vertical outer end face 5 of the horizontal flange 2 and the heat insulating material 6 covered along the end face.
[0016]
The cooling medium flow path 7 is not provided on the entire surface of the horizontal flange 2, but is provided by selecting only portions that require cooling.
[0017]
Further, the cooling medium flow path 7 is formed by notching a part of the heat insulating material 4 at the upper part and the lower part thereof to form passages 4A and 4B communicating with the atmosphere, and use the atmosphere as a cooling medium.
[0018]
In addition, although illustration is abbreviate | omitted again, a miscellaneous air piping is connected to this lower channel | path 4B, the miscellaneous air etc. with which a plant is equipped are used as a cooling medium, and it supplies to a cooling medium flow path and is cooled. Can also be done.
[0019]
Further, since these cooling medium flow paths 7 are formed on the vertical outer end face 5 of the horizontal flange 2, the position thereof can be arbitrarily selected, and as shown in FIG. 2 as an image, the cooling of the horizontal flange 2 is performed. For example, cooling air that is a cooling medium is flowed out to cool the horizontal flange bolt 3 as indicated by the black arrows in the figure.
[0020]
In the present embodiment, it is possible to select and cool an arbitrary position that requires cooling of the horizontal flange 2 in the steam turbine casing as described above.
[0021]
In addition, even when forcible cooling is performed by connecting miscellaneous air pipes, the structure is also used because air at ambient temperature is used as a cooling medium in cases where some of the heat insulating materials at the upper and lower portions of the horizontal flange 2 are opened and air is allowed to pass through naturally. However, the cooling effect is large for simple.
[0022]
Incidentally, the temperature of the horizontal flange bolt 3 at the position of the horizontal flange is about 20 to 40 ° C. with respect to the inner surface steam temperature 538 ° C. which is generally the highest temperature of this kind of steam turbine (for business use and industrial use) in normal operation. Lower temperature.
[0023]
Therefore, the air of the cooling medium introduced from the lower half of the passenger compartment rises by receiving such heat from the passenger compartment, the specific weight is reduced, and a natural flow to the upper half of the passenger compartment occurs. A cooling air flow path is formed.
[0024]
In addition, since the steam in the low pressure portion is not used as the cooling medium as in the conventional one described above, the output performance of the steam turbine is not impaired even slightly.
[0025]
Although the present invention has been described with reference to the illustrated embodiment, the present invention is not limited to this embodiment, and it goes without saying that various modifications may be made to the specific structure within the scope of the present invention. Absent.
[0026]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the cooling flow path is formed not on the inside of the horizontal flange but on the outside, so that it is possible to easily select the horizontal flange portion that needs to be cooled regardless of the shape of the inner surface of the steam turbine. Under the influence of high-temperature steam, the bolts and flanges were loosened by high-temperature creep, and steam leakage did not occur from the horizontal flange surface, and a highly reliable steam turbine could be obtained.
[0028]
Moreover, it is possible to use the cheapest air as the cooling medium for the natural flow from the lower part to the upper part by utilizing the natural law with an extremely simple structure that removes a part of the heat insulating material at the upper part and the lower part of the cooling channel. The manufacturing cost and the running cost can be greatly reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing a cooling structure for a passenger compartment flange according to an embodiment of the present invention.
2 is an explanatory diagram conceptually showing an installation position of a casing flange cooling structure of the embodiment of FIG. 1; FIG.
FIG. 3 is a schematic view showing an example of a conventional cooling structure for a passenger compartment flange.
FIG. 4 is a schematic view showing another example of a conventional cooling structure for a passenger compartment flange.
5 is a VV cross-sectional view of FIG.
[Explanation of symbols]
1A Car upper half 1B Car lower half 2 Horizontal flange 3 Horizontal flange bolt 4 Insulating material 5 Outer end face 6 Insulating material 7 Coolant flow path

Claims

車室上半部及び車室下半部それぞれの水平フランジの鉛直な外側端面と同外側端面に沿って被覆した保温材との間に冷却流路を設け、同冷却流路の上部及び下部で前記保温材の一部を除去して前記冷却流路の上部及び下部を大気に連通し同大気を下部から上部へ自然通過させることを特徴とする蒸気タービン車室フランジの冷却構造。A cooling flow path is provided between the vertical outer end face of the horizontal flange of each of the upper half of the passenger compartment and the lower half of the passenger compartment and the heat insulating material coated along the outer end face. A cooling structure for a steam turbine casing flange, wherein a part of the heat insulating material is removed, the upper and lower portions of the cooling channel are communicated with the atmosphere, and the atmosphere is allowed to naturally pass from the lower portion to the upper portion .