JP4146033B2

JP4146033B2 - Steam inlet / outlet pressure loss reduction structure of steam turbine

Info

Publication number: JP4146033B2
Application number: JP16848299A
Authority: JP
Inventors: 龍太郎馬越; 隆中野; 恵三田中; 浩一石坂
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1999-06-15
Filing date: 1999-06-15
Publication date: 2008-09-03
Anticipated expiration: 2019-06-15
Also published as: JP2000356110A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は蒸気タービンの蒸気入出口部圧損低減構造に関し、蒸気出入口での蒸気の流れの乱れをなくして流れをスムーズにし、圧損を低減させた構造としたものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８は蒸気タービンプラントにおける高中圧タービンの内部を示す断面図である。図において、１００は車室ケーシングであり中高圧タービン全体をケーシングで覆っている。１０１は中心のロータであり、周囲に翼が取付けられ、蒸気が流れることにより回転する。１０２は高圧タービン部で高圧蒸気が流れる通路である。１０３は中圧タービン部であり、高圧タービン部１０２を通過し、仕事をした後の蒸気を再熱し、この蒸気を後述するように流入して流す通路である。１０４は主蒸気入口管であり、高圧蒸気が流入する入口管であって車室ケーシング１００周囲に４ヶ所設けられている。１０５は再熱蒸気入口管であり、高圧タービン部１０２で仕事をした後の蒸気が再加熱され、導入される入口管である。
【０００３】
１０６は高圧タービン部１０２と中圧タービン部１０３とを区分するシールリングである。１０７は高圧タービン静止部であり、高圧タービン部１０２周囲の静翼を支持する構造部である。１０８は中圧タービン静止部であり、中圧タービン部１０３周囲の静翼を支持する構造部である。１０９，１１０はロータ１０１を車室ケーシング１００両端でシールするシール部である。１２０は主蒸気出口管で、高圧タービン部１０２で仕事をした主蒸気が流出する出口管である。１２１は再熱蒸気出口管であり、中圧タービン部１０３で仕事をした蒸気の出口管である。１２２は抽気管であり、中圧タービン部の途中から蒸気を抽気する管である。
【０００４】
上記構成の中高圧タービンにおいて、ボイラからの高圧の主蒸気２００は主蒸気入口管１０４から車室ケーシング１００内に導かれ、高圧タービン部１０２に導入され、高圧タービン部１０２のロータ１０１周囲に取付けられた翼間に流れて膨張することにより仕事をしてロータ１０１に回転力を与え、仕事をした蒸気２０１は主蒸気出口管１２０より車室ケーシング１００外部へ流出する。
【０００５】
又、一方高圧タービン部１０２で仕事をし、主蒸気出口管１２０から流出した蒸気は図示省略の再熱器へ導かれ、再加熱されて蒸気２１０として再熱蒸気入口管１０５より中圧タービン部１０３へ導かれ、中圧タービン部１０３においてロータ１０１周囲の翼間を流れて膨張することにより仕事をし、仕事をした蒸気２１１は再熱蒸気出口管１２１より車室ケーシング１００外部へ流出する。
【０００６】
図９は図８におけるＥ−Ｅ及びＦ−Ｆ断面図を代表して示す図であり、車室ケーシング１００内部において、高圧タービン部１０２又は中圧タービン部１０３周囲は、ロータ１０１周囲出口部で開口する内側ケーシング１３０で覆われている。内側ケーシング１３０は上下で２分割されており、両端部においてフランジ部１３１を有し、フランジ部１３１はボルト１３２により軸方向において結合される構造である。
【０００７】
従って主蒸気出口管１２０又は再熱蒸気出口管１２１（図示省略）より流出する蒸気２０１は車室ケーシング１００と内側ケーシング１３０との間の空間より仕事を終えて流出し、周囲を流れて出口管へ流れるが、両端部にはフランジ部１３１、ボルト１３２が突出しており、蒸気の流れはこの突出部で乱され、又、図示のようにフランジ部１３１の取付部周囲では渦流が生じて流れがよどむ領域が生じ、蒸気流の圧損が大きくなる。
【０００８】
図１０は図８におけるＧ−Ｇ断面図及びＨ−Ｈ断面図を代表して示す図である。図において車室ケーシング１００内部には、同様に内側ケーシング１３０があり、内側ケーシング１３０は前述のように２分割構造であり、フランジ部１３１、ボルト１３２があり、これらが突出した形状となっており、この部分の空間は狭くなっている。従って主蒸気入口管１０４、再熱蒸気入口管１０５から流入する主蒸気２００、再熱蒸気２１０は車室ケーシング１００と内側ケーシング１３０間の空間に流れ、内部に流入するが、上下の入口管から流入する蒸気がフランジ部１３１やボルトやボルト１３２近辺の狭い領域Ｘにおいて衝突し、流れが乱されることになる。又、入口部の領域Ｙにおいては渦流が発生し、流れが滞留し、そのために蒸気流入時に圧損が増大することになる。
【０００９】
次に蒸気タービンプラントのうち、低圧タービンについて説明する。図１１は低圧タービンの一般的な内部の断面図である。図において、２５１は外車室、２５２は内車室である。２５３は蒸気供給口であり外車室２５１から内車室２５２へ蒸気２７０を導くものである。２５４は翼環であり、二段翼環２５４ａと２５４ｂの翼環からなり、翼環２５４ｂ内周囲には静翼２５５が固定されている。２５６はロータであり、ロータ周囲には動翼２５８が取付けられている。２５７はロータ２５６を支持する軸受、２５９は蒸気の排出口であり、２６０は蒸気室である。
【００１０】
上記構成の低圧タービンにおいて、中圧タービンで仕事をした蒸気は低温、低圧蒸気となり、蒸気２７０として中央の蒸気供給口２５３へ導かれ、内車室２５２へ流入し、蒸気室２６０へ入る。流入した蒸気は左右に分かれ、それぞれ静翼２５５、動翼２５８が配列したタービン部を流れ、膨張することにより仕事をしてロータ２５６を回転させ、それぞれ排気室２５９から外部へ流出する。
【００１１】
図１２は上記に説明した低圧タービンの蒸気供給口付近の拡大詳細図である。図において蒸気供給口２５３の両側には蒸気入口板２６１が両側に斜傾して配設されている。蒸気入口板２６１はＰ₁点において蒸気室２６０開口部を構成し、Ｐ₂点まで斜傾して拡大し、蒸気供給口２５３の入口部を構成する２枚の板からなっている。
【００１２】
図１３は上記に説明した蒸気供給口２５３と蒸気入口板２６１との関係を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ａ）のＪ−Ｊ断面図である。これら図において蒸気供給口２５３の両側は２枚の板状の蒸気入口板２６１ａ，２６１ｂからなり、蒸気供給口２５３の上部は円形、下部２５３ａは長方形状となっている。蒸気入口板２６１ａ，２６１ｂは、蒸気供給口２５３上部は円形状で、下部が蒸気供給口２５３ａの周辺２５３ｂを構成し、両上・下端部が連続する曲面で構成される曲板から構成されている。
【００１３】
上記構造の低圧タービンの蒸気供給口２５３、蒸気入口板２６１からなる蒸気の入口部においては、流入する蒸気２７０は蒸気入口板２６１の傾斜により急激にしぼられて流入するために円形の供給口２５３と長尺の供給口２５３ａとの間で流れが乱れ、流れが剥離して流入がスムーズに行なわれず、蒸気流入時の圧損が増大する原因となっており、何らかの対策が望まれていた。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、従来の蒸気タービンにおいては、その高中圧蒸気タービンでは、主蒸気出口管、再熱蒸気出口管から流出する蒸気が内側ケーシングのフランジ部やボルトによる突出部で、これら突出部と車室壁間において流れが乱され、又、これら突出部において渦流による滞流が発生し、流出する蒸気の圧損が大きくなってしまう。又、主蒸気入口管、再熱蒸気入口管においても流入する蒸気が同様に内側ケーシングのフランジ部やボルトによる突出部で、これら突出部と車室壁間において流れが乱され、又流入する入口部において渦流が発生し、流入する蒸気の圧損が増大してしまう。
【００１５】
更に、低圧タービンにおいては、蒸気入口板で構成される蒸気供給口においても流入する蒸気が乱されて、流れに剥離が発生し、圧損の増大をまねいている。このような状況より蒸気タービンプラントにおいて流入、流出する蒸気の圧損を低減して蒸気タービンの効率を高める構造の実現が以前より望まれていた。
【００１６】
そこで本発明では、蒸気タービンの蒸気出入口において、流出、流入する蒸気の流れを円滑する流路構造として圧損を低減させる構造を採用し、蒸気タービンの効率を高めることを課題としてなされたものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は前述の課題を解決するために次の（１）乃至（３）の手段を提供する。
【００１８】
（１）中高圧、低圧タービンからなる蒸気タービンの蒸気入出口圧損低減構造であって、中高圧タービンには、蒸気入口管から流入した蒸気がタービン部へ流入する流路に蒸気流れを円滑にする蒸気流入部材と、前記タービン部で仕事をした蒸気が同タービン部から流出し蒸気出口管へ流出する流路に蒸気流れを円滑にする蒸気流出側部材とをそれぞれ設け、前記低圧タービンには、蒸気供給口の両側に中心角が４５度未満で開口する蒸気入口板を設け、前記中高圧タービンの蒸気流出側部材は、車室内で上下に２分割した内側ケーシングのフランジ接合の突出部を覆い同内側ケーシング周面になめらかな曲面を有して接する上下のカバーであり、前記蒸気流入側部材は、前記内側ケーシング開口端周囲に固定され、左右の前記蒸気入口管の中間部上下及び左右の前記内側ケーシングフランジ接合部にそれぞれ配置された三角形状の部材であることを特徴とする蒸気タービンの蒸気入出口圧損低減構造。
【００２０】
（２）前記蒸気入口板の下端は前記蒸気室の上面と同蒸気室内側の二段翼環の上面との間に配置されていることを特徴とする（１）記載の蒸気タービンの蒸気入出口圧損低減構造。
【００２１】
（３）前記蒸気入口板の下端は前記二段翼環の上面に配置されていることを特徴とする（１）記載の蒸気タービンの蒸気入出口圧損低減構造。
【００２２】
本発明は、上記（１）の発明を基本としており、中高圧タービンの蒸気入口管には蒸気が流入後、蒸気流れを円滑にする蒸気流入側部材が設けられているので、流入する蒸気は内側ケーシング内にスムーズに導かれて流入する。従来は上下の蒸気入口管から流入した蒸気が内側ケーシングのフランジ部の突出部の近辺において、衝突したり、突出部の狭い領域で流れが滞留して渦流が生じ、圧力損失が増大する結果となっていたが、本発明では蒸気が円滑に流れて圧力損失が少くなる。又蒸気出口管においては蒸気流出側部材が設けられているので、流入側と同様にタービン部から流出する蒸気が円滑に流れ、従来のように内側ケーシングフランジ部の突出部の領域において乱されることがなく、圧損を低減することができる。
【００２３】
更に、低圧タービンの蒸気供給口には蒸気流入板が従来よりも流れが円滑となるように、中心角度で４５度未満としているので、従来の４５度近くの傾斜と比べ、蒸気が蒸気流入板に沿って剥離することがなく円滑に流入するので低圧タービン部においても圧損が低減される。
【００２４】
そして、中高圧タービンの蒸気流出側部材は、内側ケーシングのフランジ部を覆うなめらかな曲面のカバーからなっており、又蒸気流入側部材は、上下、左右に設けられた三角形状の部材としたので、流出する蒸気はフランジ部の突出部で乱されることなくスムーズに部材の曲面に沿って流れ蒸気出口管へ導かれる。又、流入する蒸気は三角形状の部材に沿って内部へ導かれ、フランジ部では流れが乱されることがなく、又左右の蒸気入口管の中間部でも渦流の発生による流れの滞留もなく、圧損低減を確実なものとする。
【００２５】
本発明の（２），（３）では、低圧タービンの蒸気流入板が、更に開口する角度が小さくなるように、入口部の開口はそのままとし、下端部を更に下げたので蒸気の流入がより円滑となり、上記（１）の発明の圧損低減の効果を確実ならしめるものである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の実施の一形態に係る蒸気入出口圧損低減構造を適用する中高圧蒸気タービンの全体図である。図において使用される符号はすべて図８に示す従来のものと同じであるので、説明は省略するが、本発明の特徴部分は断面Ａ−Ａ，Ｂ−Ｂ，Ｃ−Ｃ，Ｄ−Ｄの部分であり以下に詳しく説明する。
【００２７】
図２は本発明の実施の第１形態の蒸気タービンの蒸気入出口部圧損低減構造を示し、特に蒸気出口部に関し、図１におけるＡ−Ａ及びＢ−Ｂ断面図であり、これらをを代表して示した図である。図において、車室ケーシング１００内の内側ケーシング１３０は従来例で説明したように、上下２分割構造であり、フランジ部１３１においてボルト１３２で連結されている。両端のフランジ部１３１の突出する端部間には、この間をなめらかな円弧状の曲面を有するカバー１，２が上下を覆って取付けられている。
【００２８】
上記のようにカバー１，２で突出するフランジ部１３１の両端部を覆うと、フランジ部１３１と車室ケーシング１００間の流路は突出部のないなめらかな壁面の流路となり、仕事をした後の蒸気はこの流路部分で流れが乱されることがなく、円滑に流れ、突出部での渦流の発生もなく主蒸気出口管１２０、再熱蒸気出口管１２１から流出する。従って流出する蒸気の圧損が少なくなる。
【００２９】
上記のカバー１，２は、両端部のフランジ部１３１に一体の円弧状カバーで覆うようにしているが、かならずしも一体形でなく、左右を分割した対称の曲面を有するカバーを取付けても良い。又、このような分割構造にすれば、カバーの取付も両端部を溶接等で簡単に取付けることができる。
【００３０】
図３は図１における蒸気が流入する入口管の部分を示し、（ａ）が図１におけるＣ−Ｃ断面図及びＤ−Ｄ断面図の両方を代表して示す図、（ｂ）は（ａ）におけるＥ−Ｅ断面図、（ｃ）は（ａ）におけるＦ−Ｆ断面図である。これら図において、主要な構造は図１０に示す従来例と同じであるが、本発明の特徴部分はガイドブロック１０を設けた点にあり、以下に詳しく説明する。
【００３１】
１０はガイドブロックであり、三角形状をしている。（ａ）図において、ガイドブロック１０は主蒸気入口管１０４又は再熱蒸気入口管１０５の両入口管の中間部の上下と、フランジ部１３１の両端にそれぞれ４ヶ所設けられている。（ｂ）において、ガイドブロック１０はその三角形の先端部が内側ケーシング１３０に取付けられ、又（ｃ）において、フランジ部１３１のガイドブロック１０は内側ケーシング１３０とフランジ部１３１の両方に取付けられている。なお、このガイドブロック１０は、蒸気の流入部において内側ケーシング１３０と一体成形されても良く、又、板金等により成形されたものを溶接等で取付けても良いものである。
【００３２】
ガイドブロックの幅Ｌは少なくとも主蒸気入口管１０４の入口部では、この入口管１０４の蒸気が流入する内径程度の長さとし、これ以上の寸法とすることが好ましい。又、再熱蒸気入口管１０５の入口部の場合にも、少なくともこの入口管１０５の内径とし、これ以上の幅が好ましい。
【００３３】
図４は図３に示す蒸気入口部構造の蒸気の流れを示す図であり、図において、主蒸気２００又は再熱蒸気２１０は主蒸気入口管１０４又は再熱蒸気入口管１０５から流入するが、蒸気はガイドブロック１０にガイドされてスムーズにタービン部に流入する。従来は図１０に示したように、フランジ部１３１の領域において流れが乱れ、又入口部において渦流が発生して流れが滞流したが、本実施の形態ではこれら流れの最も乱れる部分に三角形状のガイドブロック１０を配置したので、蒸気の流れがスムーズになり乱れ圧損を低減させることができる。
【００３４】
図５は本発明の実施の一形態に係る蒸気出入口部圧損低減構造のうち、特に低圧タービンの蒸気供給口部分を示す断面図である。図において、主要な構造は図１１，１２に示す従来例と同じであり、詳しい説明は省略するが、本実施の形態での特徴部分は符号２０で示す蒸気入口板にあり、次に詳しく説明する。
【００３５】
図５において、蒸気入口板２０は、図中二点鎖線で示す従来の蒸気入口板２６１よりも蒸気が流入する傾きをゆるやかにし、下部の蒸気供給口２５３ａを従来よりも更に蒸気室２６０内へ入り込むようにして下げ、蒸気入口板下端を従来のＰ₁からＰ₃点としたものである。その他の構造は従来と同じである。
【００３６】
上記のように、蒸気入口板２０の下端を蒸気室２６０の入口側と二段翼環２５４ａ上面との間のＰ₃点に配置することにより、蒸気２７０の流入する角度がゆるやかになり、流れが円滑となって流れの剥離もなくなり、圧損が低減するものである。従来の蒸気流入板２６１の中心角度は約４５度程度であったが、本実施の形態では４５度よりも小さくなっている。
【００３７】
図６は図５に示す蒸気入口板の配置の変形例であり、図において蒸気入口板２１は図５に示す蒸気入口板２０の下端Ｐ₃よりも更に内側に入り込み、二段翼環２５４ａのＰ₄点まで伸ばし、図５の蒸気入口板よりも更に蒸気の流入する角度をなめらかにしたものである。このような蒸気入口板２１とすると蒸気の流入が更にスムーズとなり圧損も低減されるものである。
【００３８】
図７は図５に示す蒸気入口板の更に別の変形例であり、蒸気供給口２５３の管台を２５３ａのように従来よりもＬ_aだけ上方に位置して取付けたものであり、蒸気入口板２２は下端を従来のＰ₁点と同じくし、上部のみ管台２５３ａが上昇した分上昇し、Ｐ₅点までとしたものである。その結果、蒸気入口板２２は従来の入口板２６１よりも流れがゆるやかになる傾斜となり、図５，図６に示す例と同様に蒸気の流入をスムーズにし、圧損を低減させるものである。
【００３９】
以上説明したように、本発明の実施の形態においては、中高圧タービンにおける主蒸気出口管１２０、再熱蒸気出口管１２１から流出する蒸気の流れを出口管内部近辺に設けたカバー１，２により円滑な流れとし、更に、主蒸気入口管１０４、再熱蒸気入口管１０５から流入する蒸気の流れを入口管内部近辺に設けたガイドブロック１０により流れを円滑にして、これら構成により蒸気の流入、流出における圧損を低減し、中高圧蒸気タービンでの効率を向上させることができる。
【００４０】
更に、低圧蒸気タービンにおける蒸気供給口２５３に設けられている蒸気入口板２０，２１，２２を蒸気がなめらかに流入するような角度に配設したので蒸気の流入の剥離が発生せず円滑に流入するようになり、圧損を小さくすることができるものである。
【００４１】
なお、蒸気タービンプラントにおいて、上記に説明の実施の形態の圧損低減構造を中高圧蒸気タービンのみに適用し、又、低圧蒸気タービンの圧損低減構造を低圧タービンのみにそれぞれ別々に適用しても良く、蒸気タービンプラントの蒸気流入、流出部における圧損がそれぞれ低減される効果は当然有するものである。
【００４２】
【発明の効果】
本発明の蒸気タービンの蒸気入出口圧損低減構造は、（１）中高圧、低圧タービンからなる蒸気タービンの蒸気入出口圧損低減構造であって、中高圧タービンには、蒸気入口管から流入した蒸気がタービン部へ流入する流路に蒸気流れを円滑にする蒸気流入部材と、前記タービン部で仕事をした蒸気が同タービン部から流出し蒸気出口管へ流出する流路に蒸気流れを円滑にする蒸気流出側部材とをそれぞれ設け、前記低圧タービンには、蒸気供給口の両側に中心角が４５度未満で開口する蒸気入口板を設け、前記中高圧タービンの蒸気流出側部材は、内側ケーシングのフランジ部を覆うなめらかな曲面のカバーからなっており、又蒸気流入側部材は、上下、左右に設けられた三角形状の部材としたことを基本的な特徴としている。このような構造により、中高圧タービンにおける蒸気の流入、流出の蒸気流れが、蒸気流入側、流出側部材により円滑になり、圧損が低減される。又、低圧タービン部における蒸気の流入が蒸気流入板の傾斜に沿って円滑に流れて流入するので圧損が低減される。そして、流出する蒸気はフランジ部の突出部で乱されることなくスムーズに部材の曲面に沿って流れ蒸気出口管へ導かれ、又、流入する蒸気は三角形状の部材に沿って内部へ導かれ、フランジ部では流れが乱されることがなく、又左右の蒸気入口管の中間部でも渦流の発生による流れの滞留もなく、圧損低減を確実なものとする。
【００４４】
本発明の（２），（３）では、低圧タービンの蒸気流入板が、更に開口する角度が小さくなるように、入口部の開口はそのままとし、下端部を更に下げたので蒸気の流入がより円滑となり、上記（１）の発明の圧損低減の効果を確実ならしめるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係る蒸気タービンの蒸気入出口部圧損低減構造を適用する中高圧蒸気タービンの断面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図、Ｂ−Ｂ断面図を代表して示す。
【図３】図１における断面図で、（ａ）はＣ−Ｃ断面図、Ｄ−Ｄ断面図を代表して示し、（ｂ）は（ａ）におけるＥ−Ｅ断面図、（ｃ）は（ａ）におけるＦ−Ｆ断面図である。
【図４】図３における断面図での蒸気流入を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の一形態に係る蒸気タービンの蒸気入出口部圧損低減構造を適用した低圧蒸気タービン蒸気供給口近辺の断面図である。
【図６】図５における第１の変形例を示す断面図である。
【図７】図５における第２の変形例を示す断面図である。
【図８】中高圧蒸気タービンの一般的な断面図で、蒸気の流れを示す図である。
【図９】図８におけるＥ−Ｅ断面図、Ｆ−Ｆ断面図を代表して示す図である。
【図１０】図８におけるＧ−Ｇ断面図、Ｈ−Ｈ断面図を代表して示す図である。
【図１１】低圧蒸気タービンの一般的な断面図で、蒸気の流れを示す図である。
【図１２】従来の低圧蒸気タービンの蒸気供給口近辺の断面図である。
【図１３】従来の低圧蒸気タービンの蒸気供給口の形状を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は（ａ）におけるＪ−Ｊ断面図である。
【符号の説明】
１，２カバー
１０ガイドブロック
２０，２１，２２蒸気入口板
１００車室ケーシング
１０２高圧タービン部
１０３中圧タービン部
１０４主蒸気入口管
１０５再熱蒸気出口管
１２０主蒸気出口管
１２１再熱蒸気出口管
１３０内側ケーシング
１３１フランジ部
１３２ボルト
２５３蒸気供給口
２５３ａ管台
２６０蒸気室
２５４ａ二段翼環
２５４ｂ翼環[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a steam inlet / outlet portion pressure loss reducing structure of a steam turbine, and has a structure that smoothes the flow by reducing the disturbance of the steam flow at the steam inlet / outlet and reduces the pressure loss.
[0002]
[Prior art]
FIG. 8 is a cross-sectional view showing the inside of the high and medium pressure turbine in the steam turbine plant. In the figure, reference numeral 100 denotes a casing casing, which covers the entire medium and high pressure turbine with the casing. Reference numeral 101 denotes a central rotor, which has blades attached around it and rotates when steam flows. Reference numeral 102 denotes a passage through which high-pressure steam flows in the high-pressure turbine section. Reference numeral 103 denotes an intermediate-pressure turbine section, which is a passage that passes through the high-pressure turbine section 102, reheats the steam after work, and flows in the steam as will be described later. Reference numeral 104 denotes a main steam inlet pipe, which is an inlet pipe into which high-pressure steam flows, and is provided around the casing casing 100 at four locations. Reference numeral 105 denotes a reheat steam inlet pipe, which is an inlet pipe into which steam after working in the high-pressure turbine section 102 is reheated and introduced.
[0003]
A seal ring 106 separates the high-pressure turbine unit 102 and the intermediate-pressure turbine unit 103. Reference numeral 107 denotes a high-pressure turbine stationary part, which is a structural part that supports the stationary blades around the high-pressure turbine part 102. Reference numeral 108 denotes an intermediate pressure turbine stationary portion, which is a structure portion that supports the stationary blades around the intermediate pressure turbine portion 103. Reference numerals 109 and 110 denote seal portions that seal the rotor 101 at both ends of the casing 100. Reference numeral 120 denotes a main steam outlet pipe, which is an outlet pipe from which main steam worked in the high-pressure turbine section 102 flows out. Reference numeral 121 denotes a reheat steam outlet pipe, which is a steam outlet pipe that has worked in the intermediate pressure turbine section 103. Reference numeral 122 denotes an extraction pipe, which is a pipe for extracting steam from the middle of the intermediate pressure turbine section.
[0004]
In the medium- and high-pressure turbine having the above-described configuration, the high-pressure main steam 200 from the boiler is guided into the casing 100 through the main steam inlet pipe 104, introduced into the high-pressure turbine section 102, and attached around the rotor 101 of the high-pressure turbine section 102. The steam 201 that flows between the generated blades and expands to work to apply a rotational force to the rotor 101, and the steam 201 that has worked flows out of the casing casing 100 through the main steam outlet pipe 120.
[0005]
On the other hand, the steam working from the high-pressure turbine section 102 and flowing out from the main steam outlet pipe 120 is led to a reheater (not shown) and reheated to be steam 210 from the reheat steam inlet pipe 105 to the intermediate pressure turbine section. 103, the intermediate pressure turbine section 103 flows between the blades around the rotor 101 and expands to work, and the steam 211 that has worked flows out of the casing casing 100 through the reheat steam outlet pipe 121.
[0006]
FIG. 9 is a view representatively showing the EE and FF cross-sectional views in FIG. 8. Inside the casing 100, the periphery of the high-pressure turbine portion 102 or the intermediate-pressure turbine portion 103 is an outlet portion around the rotor 101. It is covered with an inner casing 130 that opens. The inner casing 130 is vertically divided into two parts, and has flange portions 131 at both ends. The flange portions 131 are coupled in the axial direction by bolts 132.
[0007]
Therefore, the steam 201 flowing out from the main steam outlet pipe 120 or the reheat steam outlet pipe 121 (not shown) exits from the space between the passenger compartment casing 100 and the inner casing 130, exits the work, flows around, and flows into the outlet pipe. However, the flange 131 and the bolt 132 protrude from both ends, and the flow of steam is disturbed by the protrusion, and a vortex is generated around the mounting portion of the flange 131 as shown in FIG. A stagnation region occurs and the pressure loss of the steam flow increases.
[0008]
FIG. 10 is a diagram representatively showing the GG sectional view and the HH sectional view in FIG. 8. In the figure, inside the casing 100 is similarly an inner casing 130, and the inner casing 130 has a two-part structure as described above, and has a flange portion 131 and a bolt 132, and these are protruding shapes. The space in this part is narrow. Therefore, the main steam 200 and the reheat steam 210 flowing from the main steam inlet pipe 104 and the reheat steam inlet pipe 105 flow into the space between the casing 100 and the inner casing 130 and flow into the interior, but from the upper and lower inlet pipes. The flowing steam collides in the narrow region X near the flange portion 131, the bolt, and the bolt 132, and the flow is disturbed. Moreover, in the area | region Y of an inlet_port | entrance part, a vortex | eddy_current generate | occur | produces and a flow stagnates, For this reason, pressure loss will increase at the time of vapor | steam inflow.
[0009]
Next, a low-pressure turbine in the steam turbine plant will be described. FIG. 11 is a general internal cross-sectional view of a low pressure turbine. In the figure, reference numeral 251 denotes an outer passenger compartment, and reference numeral 252 denotes an inner passenger compartment. A steam supply port 253 guides the steam 270 from the outer casing 251 to the inner casing 252. Reference numeral 254 denotes a blade ring, which includes two- stage blade rings 254a and 254b, and a stationary blade 255 is fixed around the inside of the blade ring 254b. Reference numeral 256 denotes a rotor, and a moving blade 258 is attached around the rotor. 257 is a bearing that supports the rotor 256, 259 is a steam outlet, and 260 is a steam chamber.
[0010]
In the low-pressure turbine having the above-described configuration, the steam that has worked in the intermediate-pressure turbine becomes low-temperature and low-pressure steam, is led to the central steam supply port 253 as the steam 270, flows into the inner casing 252, and enters the steam chamber 260. The steam that flows in is divided into left and right, respectively, flows through the turbine section where the stationary blades 255 and the moving blades 258 are arranged, and expands to work to rotate the rotor 256 and flow out from the exhaust chamber 259 to the outside.
[0011]
FIG. 12 is an enlarged detail view near the steam supply port of the low-pressure turbine described above. In the figure, on both sides of the steam supply port 253, a steam inlet plate 261 is disposed obliquely on both sides. The steam inlet plate 261 constitutes an opening portion of the steam chamber 260 at the point P ₁ , and is inclined and expanded to the point P ₂ , and is composed of two plates constituting the inlet portion of the steam supply port 253.
[0012]
FIG. 13 shows the relationship between the steam supply port 253 and the steam inlet plate 261 described above, (a) is a top view, (b) is a side view, and (c) is a JJ sectional view of (a). is there. In these figures, both sides of the steam supply port 253 are composed of two plate-like steam inlet plates 261a and 261b. The upper part of the steam supply port 253 is circular and the lower part 253a is rectangular. The steam inlet plates 261a and 261b are formed of a curved plate in which the upper part of the steam supply port 253 is circular, the lower part forms the periphery 253b of the steam supply port 253a, and the upper and lower ends are continuous curved surfaces. Yes.
[0013]
In the steam inlet portion composed of the steam supply port 253 and the steam inlet plate 261 of the low-pressure turbine having the above structure, the inflowing steam 270 is rapidly squeezed by the inclination of the steam inlet plate 261 and flows into the circular supply port 253. And the long supply port 253a, the flow is disturbed, the flow is separated, the inflow is not smoothly performed, and the pressure loss at the time of the inflow of steam increases, and some countermeasure has been desired.
[0014]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional steam turbine, in the high and medium pressure steam turbine, the steam flowing out from the main steam outlet pipe and the reheat steam outlet pipe is the flange portion of the inner casing or the projection portion by the bolt. The flow is disturbed between the cabin walls, and a turbulent flow due to the vortex is generated in these protruding portions, and the pressure loss of the flowing out steam increases. In the main steam inlet pipe and the reheat steam inlet pipe, the inflowing steam is similarly projected at the flange part of the inner casing and the bolt, and the flow is disturbed between the projecting part and the vehicle compartment wall. An eddy current is generated in the portion, and the pressure loss of the inflowing steam increases.
[0015]
Further, in the low-pressure turbine, the inflowing steam is disturbed also at the steam supply port constituted by the steam inlet plate, and separation occurs in the flow, which increases the pressure loss. Under such circumstances, it has been desired to realize a structure that improves the efficiency of the steam turbine by reducing the pressure loss of the steam flowing in and out of the steam turbine plant.
[0016]
Therefore, in the present invention, a structure for reducing the pressure loss is adopted as a flow path structure for smoothing the flow of outflow and inflow of steam at the steam inlet / outlet of the steam turbine, and an object is to increase the efficiency of the steam turbine. .
[0017]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides the following means (1) to ( 3 ) in order to solve the above-mentioned problems.
[0018]
(1) Steam inlet / outlet pressure loss reduction structure of a steam turbine composed of a medium-high pressure and a low-pressure turbine. In the medium-high pressure turbine, a steam flow smoothly flows into a flow path where the steam flowing from the steam inlet pipe flows into the turbine section. And a steam outflow side member that smoothes the steam flow in a flow path through which the steam that has worked in the turbine section flows out from the turbine section and flows out to the steam outlet pipe, and the low pressure turbine A steam inlet plate opening at a central angle of less than 45 degrees is provided on both sides of the steam supply port, and the steam outlet side member of the medium- and high-pressure turbine is provided with a flange joint protrusion of the inner casing divided into two vertically in the vehicle interior. Covering the upper and lower covers with a smooth curved surface on the inner casing peripheral surface, the steam inflow side member is fixed around the opening end of the inner casing, and the left and right steam inlet pipes The inter vertical and horizontal of the steam inlet and outlet pressure loss reducing structure of the steam turbine, characterized in that the inner casing flange joints is a triangular member which is disposed, respectively.
[0020]
( 2 ) The steam inlet of the steam turbine according to (1), wherein a lower end of the steam inlet plate is disposed between an upper surface of the steam chamber and an upper surface of a two-stage blade ring on the steam chamber side. Outlet pressure loss reduction structure.
[0021]
( 3 ) The steam inlet / outlet pressure loss reducing structure for a steam turbine according to (1), wherein a lower end of the steam inlet plate is disposed on an upper surface of the two-stage blade ring.
[0022]
The present invention is based on the invention of the above (1), and the steam inlet side member for smoothing the steam flow after the steam flows into the steam inlet pipe of the medium to high pressure turbine is provided. It is guided smoothly into the inner casing. Conventionally, the steam flowing in from the upper and lower steam inlet pipes collides in the vicinity of the protruding portion of the flange portion of the inner casing, or the flow stays in a narrow region of the protruding portion to generate a vortex and increase the pressure loss. However, in the present invention, steam flows smoothly and pressure loss is reduced. In addition, since the steam outlet side member is provided in the steam outlet pipe, the steam flowing out from the turbine portion flows smoothly like the inflow side, and is disturbed in the region of the protruding portion of the inner casing flange portion as in the prior art. In this way, pressure loss can be reduced.
[0023]
Furthermore, the steam inlet plate of the low-pressure turbine has a central angle of less than 45 degrees so that the flow of the steam inlet plate is smoother than before, so that the steam is more than the conventional inclination near 45 degrees. Therefore, the pressure loss is reduced even in the low-pressure turbine section.
[0024]
Then, the steam outflow side member of the middle-pressure turbine is formed of a smooth curved surface of the cover for covering the flange portion of the inner casing, and a steam inflow side member, upper and lower, since a triangular-shaped member provided on the right and left The outflowing steam flows smoothly along the curved surface of the member without being disturbed by the projecting portion of the flange portion, and is guided to the steam outlet pipe. Moreover, the inflowing steam is guided to the inside along the triangular member, the flow is not disturbed at the flange part, and there is no stagnation of the flow due to the generation of vortex in the middle part of the left and right steam inlet pipes . Ensure pressure loss reduction.
[0025]
In ( 2 ) and ( 3 ) of the present invention, the opening of the inlet is kept as it is so that the angle at which the steam inflow plate of the low pressure turbine opens further becomes smaller, and the lower end is further lowered, so that more steam flows. This is smooth and ensures the effect of reducing the pressure loss of the invention of (1).
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall view of a medium to high pressure steam turbine to which a steam inlet / outlet pressure loss reducing structure according to an embodiment of the present invention is applied. Since the reference numerals used in the figure are all the same as those in the prior art shown in FIG. 8, the description thereof will be omitted, but the features of the present invention are the cross-sections AA, BB, CC, DD. It will be described in detail below.
[0027]
FIG. 2 shows a steam inlet / outlet portion pressure loss reducing structure of the steam turbine according to the first embodiment of the present invention. Specifically, the steam outlet portion is a cross-sectional view taken along lines AA and BB in FIG. FIG. In the figure, the inner casing 130 in the passenger compartment casing 100 has a vertically divided structure as described in the conventional example, and is connected by a bolt 132 at a flange portion 131. Covers 1 and 2 having arcuate curved surfaces that are smooth between these ends are attached between the protruding end portions of the flange portions 131 at both ends.
[0028]
As described above, when both ends of the flange portion 131 protruding with the covers 1 and 2 are covered, the flow path between the flange portion 131 and the vehicle casing 100 becomes a smooth wall surface flow path without a protruding portion. The steam does not disturb the flow in this flow path portion, flows smoothly, and flows out from the main steam outlet pipe 120 and the reheat steam outlet pipe 121 without the generation of vortex flow at the protrusion. Therefore, the pressure loss of the flowing out steam is reduced.
[0029]
The above-described covers 1 and 2 are covered with an arc-shaped cover that is integral with the flange portions 131 at both ends. However, a cover having a symmetrical curved surface that is divided into left and right portions may be attached. Further, with such a divided structure, both ends of the cover can be easily attached by welding or the like.
[0030]
FIG. 3 shows a portion of the inlet pipe into which steam flows in FIG. 1, (a) is a view representative of both the CC sectional view and the DD sectional view in FIG. 1, and FIG. ) Is a cross-sectional view taken along the line E-E in FIG. In these drawings, the main structure is the same as that of the conventional example shown in FIG. 10, but the characteristic part of the present invention is that a guide block 10 is provided, which will be described in detail below.
[0031]
Reference numeral 10 denotes a guide block having a triangular shape. (A) In the figure, four guide blocks 10 are provided at the upper and lower portions of the intermediate portion of both the main steam inlet pipe 104 or the reheat steam inlet pipe 105 and at both ends of the flange portion 131, respectively. In (b), the triangular tip of the guide block 10 is attached to the inner casing 130, and in (c), the guide block 10 of the flange portion 131 is attached to both the inner casing 130 and the flange portion 131. . In addition, this guide block 10 may be integrally formed with the inner casing 130 at the inflow portion of the steam, or may be attached by welding or the like formed by sheet metal or the like.
[0032]
The width L of the guide block is preferably at least the length of the inner diameter of the inlet pipe 104 through which the steam flows, at least at the inlet of the main steam inlet pipe 104. Also, in the case of the inlet portion of the reheat steam inlet pipe 105, at least the inner diameter of the inlet pipe 105 is preferable and a width larger than this is preferable.
[0033]
FIG. 4 is a diagram showing the flow of steam in the steam inlet structure shown in FIG. 3, in which the main steam 200 or the reheat steam 210 flows from the main steam inlet pipe 104 or the reheat steam inlet pipe 105. The steam is guided by the guide block 10 and smoothly flows into the turbine section. Conventionally, as shown in FIG. 10, the flow is disturbed in the region of the flange portion 131, and the vortex flow is generated in the inlet portion and the flow is stagnated. However, in this embodiment, the most disturbed portion of the flow has a triangular shape. Since the guide block 10 is arranged, the flow of steam becomes smooth and turbulent pressure loss can be reduced.
[0034]
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a steam supply port portion of a low pressure turbine in the steam inlet / outlet portion pressure loss reducing structure according to the embodiment of the present invention. In the figure, the main structure is the same as the conventional example shown in FIGS. 11 and 12, and detailed description is omitted. However, the characteristic part in the present embodiment is a steam inlet plate indicated by reference numeral 20, and will be described in detail next. To do.
[0035]
In FIG. 5, the steam inlet plate 20 has a gentler gradient of the flow of steam than the conventional steam inlet plate 261 indicated by a two-dot chain line in the drawing, and the lower steam supply port 253 a is further moved into the steam chamber 260 than the conventional one. enters way lowered, in which the P ₃ points steam inlet plate bottom from conventional P _1. The other structure is the same as the conventional one.
[0036]
As described above, by disposing the lower end of the steam inlet plate 20 at the point P ₃ between the inlet side of the steam chamber 260 and the upper surface of the two-stage blade ring 254a, the angle at which the steam 270 flows becomes gentle, and the flow Becomes smooth and the separation of the flow is eliminated, and the pressure loss is reduced. Although the center angle of the conventional steam inflow plate 261 is about 45 degrees, it is smaller than 45 degrees in the present embodiment.
[0037]
FIG. 6 is a modification of the arrangement of the steam inlet plates shown in FIG. 5. In FIG. 6, the steam inlet plate 21 enters further inside the lower end P ₃ of the steam inlet plate 20 shown in FIG. extended to P ₄ points, it is obtained by smoothing the angle further inflow of steam than the steam inlet plate of Figure 5. When such a steam inlet plate 21 is used, the inflow of steam is further smoothed and pressure loss is reduced.
[0038]
Figure 7 is a further modification of the steam inlet plate shown in FIG. 5, which than before the nozzle of the steam supply port 253 as 253a mounted located above only L _a, the steam inlet plate 22 is the same comb the conventional P ₁ point the lower end, the upper only nozzle stub 253a rises min rose, is obtained by up to ₅ points P. As a result, the steam inlet plate 22 is inclined so that the flow is gentler than that of the conventional inlet plate 261. As in the examples shown in FIG. 5 and FIG. 6, the inflow of steam is smoothed and the pressure loss is reduced.
[0039]
As described above, in the embodiment of the present invention, the flows of the steam flowing out from the main steam outlet pipe 120 and the reheat steam outlet pipe 121 in the medium-high pressure turbine are provided by the covers 1 and 2 provided in the vicinity of the inside of the outlet pipe. Further, the flow of the steam flowing in from the main steam inlet pipe 104 and the reheat steam inlet pipe 105 is made smooth by the guide block 10 provided in the vicinity of the inside of the inlet pipe, and the inflow of steam by these configurations, The pressure loss in the outflow can be reduced, and the efficiency in the medium / high pressure steam turbine can be improved.
[0040]
Furthermore, since the steam inlet plates 20, 21, and 22 provided at the steam supply port 253 in the low-pressure steam turbine are arranged at such an angle that the steam smoothly flows in, the inflow of steam does not occur and smoothly flows in. Thus, the pressure loss can be reduced.
[0041]
In the steam turbine plant, the pressure loss reduction structure of the embodiment described above may be applied only to the medium-high pressure steam turbine, and the pressure loss reduction structure of the low pressure steam turbine may be applied separately only to the low pressure turbine. Naturally, the pressure loss at the steam inflow and outflow portions of the steam turbine plant is naturally reduced.
[0042]
【The invention's effect】
The steam inlet / outlet pressure loss reducing structure of the steam turbine according to the present invention is (1) a steam inlet / outlet pressure loss reducing structure of a steam turbine composed of a medium / high pressure / low pressure turbine, and the steam flowing into the medium / high pressure turbine from the steam inlet pipe. A steam inflow member that smoothes the steam flow into the flow path into the turbine section, and the steam flow into the flow path through which the steam that has worked in the turbine section flows out of the turbine section and flows out to the steam outlet pipe A steam outlet side member is provided, and the low pressure turbine is provided with a steam inlet plate opening at a central angle of less than 45 degrees on both sides of the steam supply port . It is composed of a smooth curved cover that covers the flange portion, and the steam inflow side member is basically a triangular member provided vertically and horizontally . With such a structure, the inflow and outflow steam flows in the intermediate and high pressure turbine are smoothed by the steam inflow side and outflow side members, and pressure loss is reduced. Moreover, since the inflow of steam in the low-pressure turbine section smoothly flows in along the inclination of the steam inflow plate, the pressure loss is reduced. The outflowing steam flows smoothly along the curved surface of the member without being disturbed by the protruding portion of the flange part, and is guided to the steam outlet pipe, and the inflowing steam is guided to the inside along the triangular member. In the flange portion, the flow is not disturbed, and in the middle portion of the left and right steam inlet pipes, there is no stagnation of the flow due to the generation of the vortex, and the pressure loss is reliably reduced.
[0044]
In ( 2 ) and ( 3 ) of the present invention, the opening of the inlet is kept as it is so that the angle at which the steam inflow plate of the low pressure turbine opens further becomes smaller, and the lower end is further lowered, so that more steam flows. This is smooth and ensures the effect of reducing the pressure loss of the invention of (1).
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an intermediate / high pressure steam turbine to which a steam inlet / outlet portion pressure loss reducing structure of a steam turbine according to an embodiment of the present invention is applied.
2 representatively shows an AA sectional view and a BB sectional view in FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view in FIG. 1, in which (a) represents a CC cross-sectional view and a DD cross-sectional view, (b) is an EE cross-sectional view in (a), and (c) is a cross-sectional view. It is FF sectional drawing in (a).
4 is a cross-sectional view showing steam inflow in the cross-sectional view in FIG. 3. FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view of the vicinity of a low pressure steam turbine steam supply port to which a steam inlet / outlet portion pressure loss reducing structure of a steam turbine according to an embodiment of the present invention is applied.
6 is a cross-sectional view showing a first modification of FIG.
7 is a cross-sectional view showing a second modification of FIG.
FIG. 8 is a general cross-sectional view of a medium- and high-pressure steam turbine, showing a steam flow.
9 is a diagram representatively showing the EE sectional view and the FF sectional view in FIG. 8. FIG.
10 is a diagram representatively showing a GG sectional view and a HH sectional view in FIG. 8; FIG.
FIG. 11 is a general cross-sectional view of a low-pressure steam turbine, showing the flow of steam.
FIG. 12 is a cross-sectional view of the vicinity of a steam supply port of a conventional low-pressure steam turbine.
13A and 13B show the shape of a steam supply port of a conventional low-pressure steam turbine, in which FIG. 13A is a top view, FIG. 13B is a side view, and FIG.
[Explanation of symbols]
1, 2 Cover 10 Guide block 20, 21, 22 Steam inlet plate 100 Casing casing 102 High-pressure turbine section 103 Medium-pressure turbine section 104 Main steam inlet pipe 105 Reheat steam outlet pipe 120 Main steam outlet pipe 121 Reheat steam outlet pipe 130 Inner casing 131 Flange part 132 Bolt 253 Steam supply port 253a Tubing 260 Steam chamber 254a Two-stage blade ring 254b Blade ring

Claims

中高圧、低圧タービンからなる蒸気タービンの蒸気入出口圧損低減構造であって、中高圧タービンには、蒸気入口管から流入した蒸気がタービン部へ流入する流路に蒸気流れを円滑にする蒸気流入部材と、前記タービン部で仕事をした蒸気が同タービン部から流出し蒸気出口管へ流出する流路に蒸気流れを円滑にする蒸気流出側部材とをそれぞれ設け、前記低圧タービンには、蒸気供給口の両側に中心角が４５度未満で開口する蒸気入口板を設け、前記中高圧タービンの蒸気流出側部材は、車室内で上下に２分割した内側ケーシングのフランジ接合の突出部を覆い同内側ケーシング周面になめらかな曲面を有して接する上下のカバーであり、前記蒸気流入側部材は、前記内側ケーシング開口端周囲に固定され、左右の前記蒸気入口管の中間部上下及び左右の前記内側ケーシングフランジ接合部にそれぞれ配置された三角形状の部材であることを特徴とする蒸気タービンの蒸気入出口圧損低減構造。Steam inlet / outlet pressure loss reduction structure of a steam turbine consisting of a medium / high pressure / low pressure turbine, and a steam inflow that smoothes the steam flow into the passage where the steam flowing in from the steam inlet pipe flows into the turbine section. A steam outflow side member for smoothing the steam flow is provided in each of the members and a flow path through which the steam that has worked in the turbine section flows out of the turbine section and flows out to the steam outlet pipe, Steam inlet plates that open at a central angle of less than 45 degrees are provided on both sides of the mouth, and the steam outlet side member of the medium- and high-pressure turbine covers the flange joint protrusions of the inner casing divided into two vertically in the passenger compartment. The upper and lower covers are in contact with the casing circumferential surface with a smooth curved surface, and the steam inflow side member is fixed around the inner casing opening end, and is an intermediate portion of the left and right steam inlet pipes Steam inlet and outlet pressure loss reducing structure of a steam turbine, which is a member of the inner casing flange joint is arranged a triangular bottom and left and right.

前記蒸気入口板の下端は前記蒸気室の上面と同蒸気室内側の二段翼環の上面との間に配置されていることを特徴とする請求項１記載の蒸気タービンの蒸気入出口圧損低減構造。The lower end of the steam inlet plate according to claim 1 the steam inlet and outlet pressure drop reduction of the steam turbine, wherein that you have placed between the upper surface of the two-stage blade ring of the upper surface and the vapor chamber side of the steam chamber Construction.

前記蒸気入口板の下端は前記二段翼環の上面に配置されていることを特徴とする請求項１記載の蒸気タービンの蒸気入出口圧損低減構造。 The steam inlet / outlet pressure loss reducing structure for a steam turbine according to claim 1, wherein a lower end of the steam inlet plate is disposed on an upper surface of the two-stage blade ring .