JP3831617B2 - 蒸気タービンの車室構造 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、蒸気タービンの車室構造に係り、一層詳細には、内・外部車室を設けた二重車室構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
蒸気タービンのタービン本体を構成する車室は、ロータ挿入、組立、分解に便利のため、通常、軸を通る平面で上下二つに分けられるように作られ、フランジとボルトで組み立てられる。そして、大形タービンでは、ロータの熱による膨張・収縮などから一つの車室にすることができず、これを高圧、中圧、低圧車室に分けて製作・組立てをする。また、これら高圧、中圧、低圧車室は、熱のための膨張・収縮による金属ストレスを少なくするために、内・外部車室を設けた二重車室構造としている。
【0003】
また、前記車室の内、特に低圧車室にあっては、真空状態の復水器に連通されるため、タービン起動時等における真空荷重負荷時には、外部車室の端板が内側に大きく凹むように変形する。これを防止すべく、従来では、外部車室の端板に種々の補強構造を採用している。
【0004】
例えば、図5に示すように、外部車室1の上半部の端板2a外面にロータ軸3を中心に略均等に分配(面積配分)された位置に複数本(図中5本)のI型リブ4が溶接等で接合されると共に、外部車室1の下半部の端板2b外面に複数本(図中5本)のI型リブ5に加えて複数本のT型リブ6が格子状に交差して溶接等で接合されている。
【0005】
また、図6及び図7に示すように、外部車室1の下半部の端板2b内面と内部車室7のサポート8側面との間にはパイプステー9が架設される。尚、図中10はタービン本体を基礎上に支持するフート板で、外部車室1の下半部の側板11bから端板2b側に回り込んでその端部がロータ軸3の軸受箱12に溶接等で接合されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、蒸気タービンプラントの大型化に伴いタービン本体の大型化が進められている。そのため、外部車室1の端板2a,2bにおける前述した種々の補強構造では、真空荷重負荷時における端板変形を十分に抑制できず、各種リブに高い応力が発生するという問題点があった。
【0007】
これは、外部車室1の蒲鉾型上半部で裾広がりの半円形状を呈する端板2aにおいては、前述したI型リブ4の配置角度では各I型リブ4に発生する応力にばらつきがあり、偏った支持構造となっており(補強の役に立っていないI型リブ4とそうでないものがある)、これがタービン本体(即ち、端板2a)の大型化でより顕著になることに起因している。
【0008】
また、外部車室1の下半部の端板2bにおける前述したパイプステー9の効果も十分に発揮されていない。更に、外部車室1の下半部の側板11bから端板2b側に回り込んでいるフート板10は、端板2bとは分離していて補強フランジ効果を何ら発揮していないことに起因している。
【0009】
本発明は、前述した状況に鑑みてなされたもので、外部補強を増やさずに簡単な設計変更で応力低減と剛性向上が図れる軽量で安価な蒸気タービンの車室構造を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
斯かる目的を達成するための本発明に係る蒸気タービンの車室構造は、内部車室と外部車室を有し、かつ外部車室がロータ軸を通る水平面で上半部と下半部とに分割形成される蒸気タービンの車室構造において、前記外部車室の上半部の端板に補強リブをロータ軸を中心に放射状に複数本配置すると共にその配置角度を垂直から水平になるにつれて漸次増大させたことを特徴とする。
【0011】
また、前記外部車室の上半部は略蒲鉾型に形成されその端板が裾広がりの半円形状を呈することを特徴とする。
【0012】
また、前記外部車室の下半部は略筐体型に形成されその端板が矩形状を呈すると共に該端板外面に格子状に補強リブが配置され、かつ前記端板内面と内部車室のサポート側面との間に架設されるパイプステーの端部を前記補強リブの交差部に位置して接合したことを特徴とする。
【0013】
また、前記外部車室を基礎上に支持するフート板を外部車室の下半部の側板から端板側に回り込んで当該端板外面に直に接合すると共に、ロータ軸の軸受箱とは完全に分離させたことを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る蒸気タービンの車室構造を実施例により図面を用いて詳細に説明する。
【0015】
[実施例]
図1は本発明の一実施例を示す、タービン本体の正面図、図2は同じく側断面図、図3は同じく端板とパイプステーの接合部の斜視図、図4は同じく要部平断面図である。尚、これらの図において、従来技術で用いた図5乃至図7と同一部材には同一符号を付して説明する。
【0016】
図1及び図2に示すように、蒸気タービンプラントの低圧車室を構成するタービン本体は、ロータ軸3を取り巻く内部車室7と外部車室1とからなり、車室中央に流入した蒸気は、内部車室7内を前後に分流して流れた後、外部車室1両端の図示しない排気孔からタービン本体下部に設置された図示しない復水器に入るようになっている(図2中に矢印で示した蒸気流れ参照)。
【0017】
前記外部車室1は、ロータ軸3を通る水平面で上半部と下半部とに分割形成され、その各々の水平フランジ部1a,1bでボルト結合されている。
【0018】
そして、本実施例では、外部車室1の上半部は端板2aと側板11aとで略蒲鉾型に形成されると共に、裾広がりの半円形状を呈する前記端板2aの外面には、複数本(図中5本)のI型リブ4Aが溶接等で接合される。
【0019】
前記I型リブ4Aは、ロータ軸3を中心に放射状に配置されると共に、垂直から水平になるにつれてその配置角度が増大するようになっている。即ち、端板2aの半径が短い上部ほどI型リブ4Aが密に配され、半径が長い下部ほどI型リブ4Aが粗に配されるのである。
【0020】
前記外部車室1の下半部は端板2bと側板11bとで略筐体型に形成されると共に、矩形状を呈する前記端板2bの外面には、複数本(図中6本)のI型リブ5Aに加えて複数本(図中7本)のT型リブ6が格子状に交差して溶接等で接合されている。
【0021】
そして、本実施例では、図3及び図4にも示すように、外部車室1の下半部の端板2b内面と内部車室7のサポート8側面との間に架設されたパイプステー9Aの端部が前記T型リブ6の交差部に位置して溶接等で接合されている。
【0022】
また、タービン本体を基礎C上に適宜緩衝材13(図1参照)を介して支持するフート板10Aは、外部車室1の下半部の側板11bから端板2b側に回り込んで当該端板2b外面に溶接等で直に接合されると共に、従前において溶接等で接合されていたロータ軸3の軸受箱12からは完全に分離されている。
【0023】
このようにして本実施例では、外部車室1の上半部の端板2aにおいて、ロータ軸3を中心に放射状に配置されるI型リブ4Aを、垂直から水平になるにつれてその配置角度が増大するように配置して、水平フランジ部1a,1b等により支持剛性の高い端板2aの下部は少数本のI型リブ4Aで支持し、反対に支持剛性の低い端板2aの上部は多数本のI型リブ4Aで支持することができ、端板2aをバランス良く支持することができる。
【0024】
また、外部車室1の下半部の端板2bにおいて、パイプステー9Aの端部を外部補強のT型リブ6の交差部に溶接等で接合するようにしたので、パイプステー9Aで端板一般部に比べて剛性の高いT型リブ6の交差部を効果的に支持でき、端板変形を抑制できる。
【0025】
また、外部車室1の下半部の端板2bにおいて、フート板10Aを外部車室1の下半部の側板11bから端板2b側に回り込んで当該端板2b外面に溶接等で直に接合したので、端板2bの支持剛性が一層高まり、端板変形を抑制できる。この際、端板2bをロータ軸3の軸受箱12から完全に切り離したので、端板変形や端板振動等による悪影響は軸受箱12には何ら及ばない。
【0026】
これらの結果、タービン本体の大型化により外部車室1の端板2a,2bが大型化しても、真空荷重負荷時における端板変形を、外部補強を増やさずに簡単な設計変更で十分に抑制でき、軽量で安価な蒸気タービンの車室構造を提供できる。
【0027】
尚、本発明は上記実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、外部車室1の上半部の端板2aに取り付けられるI型リブ4Aの本数や配置角度等を端板2aの大きさや形状等に応じて適宜変更する等各種変更が可能であることはいうまでもない。
【0028】
【発明の効果】
以上、実施例に基づいて詳細に説明したように、本発明の請求項1に係る発明は、内部車室と外部車室を有し、かつ外部車室がロータ軸を通る水平面で上半部と下半部とに分割形成される蒸気タービンの車室構造において、前記外部車室の上半部の端板に補強リブをロータ軸を中心に放射状に複数本配置すると共にその配置角度を垂直から水平になるにつれて漸次増大させたことを特徴とするので、水平フランジ部等により支持剛性の高い端板の下部は少数本の補強リブで支持し、反対に支持剛性の低い端板の上部は多数本の補強リブで支持することができ、端板をバランス良く支持することができる。この結果、タービンの大型化により外部車室の端板が大型化しても、真空荷重負荷時における端板変形を、外部補強を増やさずに簡単な設計変更で十分に抑制でき、軽量で安価な蒸気タービンの車室構造を提供できる。
【0029】
本発明の請求項2に係る発明は、前記外部車室の上半部は略蒲鉾型に形成されその端板が裾広がりの半円形状を呈することを特徴とするので、請求項1と同様の作用・効果が得られる。
【0030】
本発明の請求項3に係る発明は、前記外部車室の下半部は略筐体型に形成されその端板が矩形状を呈すると共に該端板外面に格子状に補強リブが配置され、かつ前記端板内面と内部車室のサポート側面との間に架設されるパイプステーの端部を前記補強リブの交差部に位置して接合したことを特徴とするので、請求項1に係る発明の作用・効果に加えて、パイプステーで端板一般部に比べて剛性の高い補強リブの交差部を効果的に支持でき、端板変形をより一層抑制できる。
【0031】
本発明の請求項4に係る発明は、前記外部車室を基礎上に支持するフート板を外部車室の下半部の側板から端板側に回り込んで当該端板外面に直に接合すると共に、ロータ軸の軸受箱とは完全に分離させたことを特徴とするので、請求項1に係る発明の作用・効果に加えて、端板の支持剛性が一層高まり、端板変形を更に抑制できる。また、端板をロータ軸の軸受箱から完全に切り離したので、端板変形や端板振動等による悪影響は軸受箱には何ら及ばないという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す、タービン本体の正面図である。
【図2】同じく側断面図である。
【図3】同じく端板とパイプステーの接合部の斜視図である。
【図4】同じく要部平断面図である。
【図5】従来例のタービン本体の正面図である。
【図6】同じく端板とパイプステーの接合部の斜視図である。
【図7】同じく要部平断面図である。
【符号の説明】
1 外部車室
1a,1b 水平フランジ部
2a,2b 端板
3 ロータ軸
4,4A I型リブ
5,5A I型リブ
6 T型リブ
7 内部車室
8 サポート
9,9A パイプステー
10,10A フート板
11a,11b 側板
12 軸受箱
13 緩衝材
C 基礎
Claims (4)
- 内部車室と外部車室を有し、かつ外部車室がロータ軸を通る水平面で上半部と下半部とに分割形成される蒸気タービンの車室構造において、前記外部車室の上半部の端板に補強リブをロータ軸を中心に放射状に複数本配置すると共にその配置角度を垂直から水平になるにつれて漸次増大させたことを特徴とする蒸気タービンの車室構造。
- 前記外部車室の上半部は略蒲鉾型に形成されその端板が裾広がりの半円形状を呈することを特徴とする請求項1に記載の蒸気タービンの車室構造。
- 前記外部車室の下半部は略筐体型に形成されその端板が矩形状を呈すると共に該端板外面に格子状に補強リブが配置され、かつ前記端板内面と内部車室のサポート側面との間に架設されるパイプステーの端部を前記補強リブの交差部に位置して接合したことを特徴とする請求項1又は2に記載の蒸気タービンの車室構造。
- 前記外部車室を基礎上に支持するフート板を外部車室の下半部の側板から端板側に回り込んで当該端板外面に直に接合すると共に、ロータ軸の軸受箱とは完全に分離させたことを特徴とする請求項1,2又は3に記載の蒸気タービンの車室構造。
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