JPH05149106A - 蒸気タービン車室 - Google Patents
蒸気タービン車室Info
- Publication number
- JPH05149106A JPH05149106A JP3335886A JP33588691A JPH05149106A JP H05149106 A JPH05149106 A JP H05149106A JP 3335886 A JP3335886 A JP 3335886A JP 33588691 A JP33588691 A JP 33588691A JP H05149106 A JPH05149106 A JP H05149106A
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- Japan
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- cast steel
- steam turbine
- low
- chrome cast
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 車室の熱応力を低減して、蒸気タービンの信
頼性の向上を図る。 【構成】 中圧入口部21から後流側の温度の高い部分
Aを12クロム鋳鋼で成形すると共に、温度の低い部分
Bである高圧排気部22を低クロム鋳鋼で成形する。そ
して、これらの両部分A,Bを符号23で示すように溶
接にて結合する。このように高温部である中圧入口部2
1を12クロム鋳鋼で製作すると、材料の熱膨張係数の
差によって車室の熱応力を低減できる。
頼性の向上を図る。 【構成】 中圧入口部21から後流側の温度の高い部分
Aを12クロム鋳鋼で成形すると共に、温度の低い部分
Bである高圧排気部22を低クロム鋳鋼で成形する。そ
して、これらの両部分A,Bを符号23で示すように溶
接にて結合する。このように高温部である中圧入口部2
1を12クロム鋳鋼で製作すると、材料の熱膨張係数の
差によって車室の熱応力を低減できる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、蒸気タービン車室に関
する。
する。
【0002】
【従来の技術】従来から既に提案されている蒸気タービ
ンの高中圧部の車室は、鋳鋼を使用して製作されてい
る。そして、一般に、鋳鋼車室は同一材料による一体の
鋳物である。
ンの高中圧部の車室は、鋳鋼を使用して製作されてい
る。そして、一般に、鋳鋼車室は同一材料による一体の
鋳物である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、蒸気タービ
ンの車室は内部の蒸気温度が軸方向に変化するものが多
いが、車室の軸方向の温度変化が大きい場合、熱膨張差
によって大きな熱応力が発生する。
ンの車室は内部の蒸気温度が軸方向に変化するものが多
いが、車室の軸方向の温度変化が大きい場合、熱膨張差
によって大きな熱応力が発生する。
【0004】例えば、図3に例示する蒸気タービン車室
において、中圧入口部1と高圧排気部2との間に、車室
のメタル温度差(中圧入口部1の温度>高圧排気部2の
温度)があるとすれば、中圧入口部1の車室は熱膨張に
よって高圧排気部2の車室より直径が大きくなろうとし
て高圧排気部2の車室を引張る。
において、中圧入口部1と高圧排気部2との間に、車室
のメタル温度差(中圧入口部1の温度>高圧排気部2の
温度)があるとすれば、中圧入口部1の車室は熱膨張に
よって高圧排気部2の車室より直径が大きくなろうとし
て高圧排気部2の車室を引張る。
【0005】このため、中圧入口部1の車室には圧縮応
力が、また高圧排気部2の車室には引張応力が発生す
る。今、この温度差を200℃とし、単純なモデル化をし
て試算する。軸方向温度が階段状に突変すると仮定する
と、下記のように中圧入口部1の車室には約30Kg/mm2の
圧縮応力が、また高圧排気部2の車室には約30Kg/mm2の
引張応力が発生する。
力が、また高圧排気部2の車室には引張応力が発生す
る。今、この温度差を200℃とし、単純なモデル化をし
て試算する。軸方向温度が階段状に突変すると仮定する
と、下記のように中圧入口部1の車室には約30Kg/mm2の
圧縮応力が、また高圧排気部2の車室には約30Kg/mm2の
引張応力が発生する。
【0006】すなわち、図4〜図6に示すように、中圧
入口部1については添字1、高圧排気部2については添
字2を付けて、以下のように示す。 車室メタル温度 T1,T2 車室平均直径(冷態時) d1c,d2c 車室厚さ t1,t2 車室軸方向長さ l1,l2 温態時の車室平均直径 d1h,d2h なお、温態時にも車室は円筒形を保ったまま(隣の部
分の影響を受けて円錐台状にならずに)変形すると仮定
する。 車室の熱応力 σ1,σ2(σ1は圧縮応力,σ2は
引張応力)
入口部1については添字1、高圧排気部2については添
字2を付けて、以下のように示す。 車室メタル温度 T1,T2 車室平均直径(冷態時) d1c,d2c 車室厚さ t1,t2 車室軸方向長さ l1,l2 温態時の車室平均直径 d1h,d2h なお、温態時にも車室は円筒形を保ったまま(隣の部
分の影響を受けて円錐台状にならずに)変形すると仮定
する。 車室の熱応力 σ1,σ2(σ1は圧縮応力,σ2は
引張応力)
【0007】そして、隣の部分同士が及ぼし合う力
F1,F2とすると、 F1=σ1×t1×l1×2
F1,F2とすると、 F1=σ1×t1×l1×2
【数1】 F2=σ2×t2×l2×2
【数2】 ここに、E1,E2:車室材の縦弾性係数 α1,α2:車室材の熱膨張係数
【0008】ここで、F1=F2とすると、
【数3】 同一材料を使用するので、E1=E2,α1=α2,また簡
単のため、t1=t2,l1=l2,d1c=d2c,d1h=d
2hとすると、上記数3の式より、 d1c(1+α1T1)−d1h=d1h−d1c(1+α1T2) d1c{2+α1(T1+T2)}=2d1h 上記数1の式より E1=2.1×104Kg/mm2,α1=1.3×10-51/℃,T1−T2
=200℃を代入すると、 σ2=σ1=27.3Kg/mm2
単のため、t1=t2,l1=l2,d1c=d2c,d1h=d
2hとすると、上記数3の式より、 d1c(1+α1T1)−d1h=d1h−d1c(1+α1T2) d1c{2+α1(T1+T2)}=2d1h 上記数1の式より E1=2.1×104Kg/mm2,α1=1.3×10-51/℃,T1−T2
=200℃を代入すると、 σ2=σ1=27.3Kg/mm2
【0009】この応力によって、中圧入口部1では水平
フランジ面が変形したり、また高圧排気部2ではフラン
ジボルトが降伏したりして、蒸気タービンの信頼性を損
なうという問題があった。
フランジ面が変形したり、また高圧排気部2ではフラン
ジボルトが降伏したりして、蒸気タービンの信頼性を損
なうという問題があった。
【0010】なお、図3において、符号3は外車室、4
は高圧内車室、5は高圧ダミー環、6は中圧ダミー環、
7はロータ、8は主蒸気入口、9は高圧翼列、10は中
圧翼列、11は高圧排気口、12は中圧排気口、13は
高温再熱蒸気入口、14,15は中圧抽気口、16は中
圧排気口を示し、これらは本発明の要旨と直接関係がな
いので、その詳細な説明は省略する。
は高圧内車室、5は高圧ダミー環、6は中圧ダミー環、
7はロータ、8は主蒸気入口、9は高圧翼列、10は中
圧翼列、11は高圧排気口、12は中圧排気口、13は
高温再熱蒸気入口、14,15は中圧抽気口、16は中
圧排気口を示し、これらは本発明の要旨と直接関係がな
いので、その詳細な説明は省略する。
【0011】本発明は、以上述べた従来技術の課題を解
決するためになされたもので、車室の熱応力を低減して
蒸気タービンの信頼性の向上を図れるようにした蒸気タ
ービン車室を提供することを目的とする。
決するためになされたもので、車室の熱応力を低減して
蒸気タービンの信頼性の向上を図れるようにした蒸気タ
ービン車室を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明は、蒸気タービン車室において、温度の低
い部分を低クロム鋳鋼で成形すると共に、温度の高い部
分を12クロム鋳鋼で成形し、これらの両部分を溶接に
て結合したものである。
めに、本発明は、蒸気タービン車室において、温度の低
い部分を低クロム鋳鋼で成形すると共に、温度の高い部
分を12クロム鋳鋼で成形し、これらの両部分を溶接に
て結合したものである。
【0013】
【作用】上記の手段によれば、蒸気タービン車室の熱応
力が低減されるので、蒸気タービンの信頼性が向上す
る。また、タービン車室の高温部に高温強度が高い12
クロム鋳鋼を使用しているので、高温部の強度余裕が増
加する。さらに、タービン車室の低温部には比較的安価
な低クロム鋳鋼を使用しているので、上記の効果を有し
ながら、車室全体を12クロム鋳鋼で製作するよりも安
く製作できる。
力が低減されるので、蒸気タービンの信頼性が向上す
る。また、タービン車室の高温部に高温強度が高い12
クロム鋳鋼を使用しているので、高温部の強度余裕が増
加する。さらに、タービン車室の低温部には比較的安価
な低クロム鋳鋼を使用しているので、上記の効果を有し
ながら、車室全体を12クロム鋳鋼で製作するよりも安
く製作できる。
【0014】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て詳細に説明する。
て詳細に説明する。
【0015】図1は本発明の第1実施例に係る蒸気ター
ビン車室を示す断面図である。本実施例においては、中
圧入口部21から後流側の温度の高い部分(Aで示す部
分)を12クロム鋳鋼で成形すると共に、温度の低い高
圧排気部22の部分(Bで示す部分)を低クロム鋳鋼で
成形し、これらの両部分A,Bを高圧排気部22の中圧
入口部21に近い端部で符号23で示すように溶接にて
結合している。
ビン車室を示す断面図である。本実施例においては、中
圧入口部21から後流側の温度の高い部分(Aで示す部
分)を12クロム鋳鋼で成形すると共に、温度の低い高
圧排気部22の部分(Bで示す部分)を低クロム鋳鋼で
成形し、これらの両部分A,Bを高圧排気部22の中圧
入口部21に近い端部で符号23で示すように溶接にて
結合している。
【0016】なお、図1において、その他の構成、例え
ば外車室24、高圧内車室25、高圧ダミー環26、中
圧ダミー環27、ロータ28、主蒸気入口29、高圧翼
列30、中圧翼列31、高圧排気口32、中圧排気口3
3、高圧再熱蒸気入口34、中圧抽気口35,36、中
圧排気口37は図3に示した従来の構成と同一であると
共に、本発明の要旨とは直接関係がないので、その詳細
な説明は省略する。
ば外車室24、高圧内車室25、高圧ダミー環26、中
圧ダミー環27、ロータ28、主蒸気入口29、高圧翼
列30、中圧翼列31、高圧排気口32、中圧排気口3
3、高圧再熱蒸気入口34、中圧抽気口35,36、中
圧排気口37は図3に示した従来の構成と同一であると
共に、本発明の要旨とは直接関係がないので、その詳細
な説明は省略する。
【0017】また、低クロム鋳鋼として適用し得る金属
組成割合は、クロム1〜3%で、従来の1クロム0.5
モリブデン鋳鋼、2.25クロム1モリブデン鋳鋼等が
これに含まれる。また、12クロム鋳鋼として適用し得
る金属組成割合は、クロム9〜12%である。一方、中
圧入口部21と高圧排気部22との溶接方法としては、
サブマージドアーク溶接法あるいはメタルイナートガス
溶接法等が採用される。また、使用する溶接棒の材質は
車室材と同系のものを用いる。すなわち、低クロム系溶
接棒(1クロム0.5モリブデン等)でも、12クロム
系溶接棒(9クロム1モリブデン等)でも良い。
組成割合は、クロム1〜3%で、従来の1クロム0.5
モリブデン鋳鋼、2.25クロム1モリブデン鋳鋼等が
これに含まれる。また、12クロム鋳鋼として適用し得
る金属組成割合は、クロム9〜12%である。一方、中
圧入口部21と高圧排気部22との溶接方法としては、
サブマージドアーク溶接法あるいはメタルイナートガス
溶接法等が採用される。また、使用する溶接棒の材質は
車室材と同系のものを用いる。すなわち、低クロム系溶
接棒(1クロム0.5モリブデン等)でも、12クロム
系溶接棒(9クロム1モリブデン等)でも良い。
【0018】次に、本実施例の作用について説明する。
蒸気タービン車室の高温部である中圧入口部21を12
クロム鋳鋼で製作した場合、前述の単純なモデルで試算
すると、材料の熱膨張係数の差によって、車室の熱応力
は次のように低減される。
蒸気タービン車室の高温部である中圧入口部21を12
クロム鋳鋼で製作した場合、前述の単純なモデルで試算
すると、材料の熱膨張係数の差によって、車室の熱応力
は次のように低減される。
【0019】すなわち、上記数3の式において、E1=
E2,t1=t2,l1=l2,d1c=d2c,d1h=d2hと
すると、 d1c{2+(α1T1+α2T2)=2d1h ここで、α1=1.2×10-51/℃,α2=1.3×10-51/℃,T1
=550℃、T2=350℃とすると、 上記数1の式で、E1=2.1×104Kg/mm2として、上の式
を代入すると、 σ1=2.1×104×{1+1.2×550×10-5−(1+557.5×
10-5)} =2.1×104×102.5×10-5 =21.5Kg/mm2 よって、σ2=σ1=21.5Kg/mm2となり、従来のσ1,σ2
に比べて熱応力が低減する。
E2,t1=t2,l1=l2,d1c=d2c,d1h=d2hと
すると、 d1c{2+(α1T1+α2T2)=2d1h ここで、α1=1.2×10-51/℃,α2=1.3×10-51/℃,T1
=550℃、T2=350℃とすると、 上記数1の式で、E1=2.1×104Kg/mm2として、上の式
を代入すると、 σ1=2.1×104×{1+1.2×550×10-5−(1+557.5×
10-5)} =2.1×104×102.5×10-5 =21.5Kg/mm2 よって、σ2=σ1=21.5Kg/mm2となり、従来のσ1,σ2
に比べて熱応力が低減する。
【0020】次に、図2は本発明の第2実施例に係る蒸
気タービン車室を示す断面図である。本実施例は、中圧
入口部21と中圧抽気部38との車室内の蒸気温度の差
が大きい場合に、該中圧抽気部38より後流側の部分C
を部分Eで示す高圧排気部22と同様に低クロム鋳鋼で
成形し、部分Dで示す12クロム鋳鋼製の中圧入口部2
1に近い端部で溶接結合するようにしたものである。な
お、この場合溶接部は23A,23Bの2個所となる。
本実施例にあっても、中圧入口部21と中圧抽気部38
との接続部について上記と同じようにして熱応力が低減
される。
気タービン車室を示す断面図である。本実施例は、中圧
入口部21と中圧抽気部38との車室内の蒸気温度の差
が大きい場合に、該中圧抽気部38より後流側の部分C
を部分Eで示す高圧排気部22と同様に低クロム鋳鋼で
成形し、部分Dで示す12クロム鋳鋼製の中圧入口部2
1に近い端部で溶接結合するようにしたものである。な
お、この場合溶接部は23A,23Bの2個所となる。
本実施例にあっても、中圧入口部21と中圧抽気部38
との接続部について上記と同じようにして熱応力が低減
される。
【0021】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、蒸
気タービン車室において、温度の低い部分を低クロム鋳
鋼で成形すると共に、温度の高い部分を12クロム鋳鋼
で成形し、これらの両部分を溶接にて結合した構成とし
たことにより、車室の熱応力の低減化を図ることができ
るので、従来に比べて蒸気タービンの信頼性の向上を図
ることができる。また、タービン車室の高温部に高温強
度の高い12クロム鋳鋼を使用しているので、高温部の
強度余裕を増加させることができると共に、タービン車
室の低温部に比較的安価な低クロム鋳鋼を使用している
ので、上記の効果を有しながら車室全体を12クロム鋳
鋼で製作するより安価に製作できる。
気タービン車室において、温度の低い部分を低クロム鋳
鋼で成形すると共に、温度の高い部分を12クロム鋳鋼
で成形し、これらの両部分を溶接にて結合した構成とし
たことにより、車室の熱応力の低減化を図ることができ
るので、従来に比べて蒸気タービンの信頼性の向上を図
ることができる。また、タービン車室の高温部に高温強
度の高い12クロム鋳鋼を使用しているので、高温部の
強度余裕を増加させることができると共に、タービン車
室の低温部に比較的安価な低クロム鋳鋼を使用している
ので、上記の効果を有しながら車室全体を12クロム鋳
鋼で製作するより安価に製作できる。
【0022】以上により、本発明によれば、経済的で、
信頼性の高い蒸気タービン車室を提供することができる
という優れた効果を奏する。
信頼性の高い蒸気タービン車室を提供することができる
という優れた効果を奏する。
【図1】本発明の第1実施例に係る蒸気タービン車室を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図2】本発明の第2実施例に係る蒸気タービン車室を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図3】従来の蒸気タービン車室を示す断面図である。
【図4】蒸気タービン車室の熱応力を計算するための単
純なモデルの説明図である。
純なモデルの説明図である。
【図5】該単純なモデルにおける中圧入口部の説明図で
ある。
ある。
【図6】同じく、該単純なモデルにおける高圧排気部の
説明図である。
説明図である。
21 中圧入口部 22 高圧排気部 23 溶接部 23A 溶接部 23B 溶接部 38 中圧抽気部 A 12クロム鋳鋼製の部分 B 低クロム鋳鋼製の部分 C 低クロム鋳鋼製の部分 D 12クロム鋳鋼製の部分 E 低クロム鋳鋼製の部分
Claims (1)
- 【請求項1】蒸気タービン車室において、温度の低い部
分を低クロム鋳鋼で成形すると共に、温度の高い部分を
12クロム鋳鋼で成形し、これらの両部分を溶接にて結
合したことを特徴とする蒸気タービン車室。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3335886A JPH05149106A (ja) | 1991-11-27 | 1991-11-27 | 蒸気タービン車室 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3335886A JPH05149106A (ja) | 1991-11-27 | 1991-11-27 | 蒸気タービン車室 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05149106A true JPH05149106A (ja) | 1993-06-15 |
Family
ID=18293477
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3335886A Withdrawn JPH05149106A (ja) | 1991-11-27 | 1991-11-27 | 蒸気タービン車室 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05149106A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013121603A1 (ja) * | 2012-02-17 | 2013-08-22 | 三菱重工業株式会社 | 単車室型蒸気タービンおよび一軸型コンバインドサイクル発電装置 |
CN106761973A (zh) * | 2016-12-22 | 2017-05-31 | 东方电气集团东方汽轮机有限公司 | 一种汽轮机中压单层焊接汽缸结构 |
-
1991
- 1991-11-27 JP JP3335886A patent/JPH05149106A/ja not_active Withdrawn
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013121603A1 (ja) * | 2012-02-17 | 2013-08-22 | 三菱重工業株式会社 | 単車室型蒸気タービンおよび一軸型コンバインドサイクル発電装置 |
JP2013170468A (ja) * | 2012-02-17 | 2013-09-02 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 単車室型蒸気タービンおよび一軸型コンバインドサイクル発電装置 |
KR20140105600A (ko) * | 2012-02-17 | 2014-09-01 | 미츠비시 히타치 파워 시스템즈 가부시키가이샤 | 단차실형 증기 터빈 및 1축형 컴바인드 사이클 발전 장치 |
CN104105847A (zh) * | 2012-02-17 | 2014-10-15 | 三菱日立电力***株式会社 | 单机室型蒸汽轮机及单轴型联合循环发电装置 |
CN104105847B (zh) * | 2012-02-17 | 2015-11-25 | 三菱日立电力***株式会社 | 单机室型蒸汽轮机及单轴型联合循环发电装置 |
US9334757B2 (en) | 2012-02-17 | 2016-05-10 | Mitsubishi Hitachi Power Systems, Ltd. | Single-casing steam turbine and combined cycle power plant of single-shaft type |
CN106761973A (zh) * | 2016-12-22 | 2017-05-31 | 东方电气集团东方汽轮机有限公司 | 一种汽轮机中压单层焊接汽缸结构 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990204 |