JPH06193407A - タ−ビンケ−シング強制冷却装置 - Google Patents

タ−ビンケ−シング強制冷却装置

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JPH06193407A
JPH06193407A JP35724992A JP35724992A JPH06193407A JP H06193407 A JPH06193407 A JP H06193407A JP 35724992 A JP35724992 A JP 35724992A JP 35724992 A JP35724992 A JP 35724992A JP H06193407 A JPH06193407 A JP H06193407A
Authority
JP
Japan
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air
cooling
turbine
casing
turbine casing
Prior art date
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Pending
Application number
JP35724992A
Other languages
English (en)
Inventor
Akito Chiba
昭人 千葉
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【構成】本発明は、冷却用空気によって、タービンケー
シングを強制冷却するタービンケーシング強制冷却装置
において、送風機12によって昇圧された外部の冷却用
空気を導入する空気導入管15a,15bを配設すると
共に、この空気導入管15a,15bに延設してタービ
ンケーシングのフランジ部に沿って上半側空気排出管1
6aと下半側空気排出管16bとを配し、これらの空気
排出管に冷却用空気をフランジ部へ噴出させて冷却する
排出孔を形成するようにした。 【効果】冷却時間の短縮が図られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、タービンケーシングの
強制冷却装置に係わり、特に水平二分割ケーシング構造
よりなるタービンを安全、かつ、迅速に冷却するタービ
ンケーシング強制冷却装置に関する。
【0002】
【従来の技術】蒸気タービン装置は、図6に示すよう
に、高圧タービン1と中圧タービン2と低圧タービン3
とを組合せて構成される。高圧タービン1と中圧タービ
ン2は同一軸に連結される型式と2軸に分けて配置する
型式がある。
【0003】ボイラAで発生させた主蒸気は主蒸気管
4、主蒸気止め弁5、蒸気加減弁6を介して高圧タービ
ン1の蒸気導入部から高圧タービン1に導入され仕事を
させる。また、高圧タービン1の蒸気排気部から低温再
熱管7に排気された蒸気は再熱器Bに送られ、再熱器B
により再熱された蒸気は組合せ再熱弁8を介して、中圧
タービン2の再熱蒸気導入部から中圧タービン2に導入
され仕事をさせる。
【0004】そして、中圧タービン2の蒸気排気部から
クロスオーバー管9に排気された蒸気は低圧タービン3
に送られ、仕事をさせ、低圧タービン3から排気された
蒸気は復水器10に回収される。なお、図中の11は真
空ポンプを示し、復水器10内の真空ドレンを維持する
ように動作する。
【0005】上述した蒸気タービン装置を定期的に点検
する場合、あるいは、故障の発生により解放検査する場
合、蒸気タービン装置を停止させた後に、高温となった
部分を冷却しなければ分解することができない。
【0006】蒸気タービン装置の内で、低圧タービン3
は、中圧タービン2からの排気蒸気がそのまま供給され
るため、300℃程度になるだけである。このため、低
圧タービン3は停止させた後、自然放置しておくだけで
も、比較的短時間で冷却が進み、特別の冷却手段は特に
必要としない。
【0007】ところが、ボイラAからまたは再熱器Bか
らの500℃〜600℃に昇温された主蒸気または再熱
蒸気が各々供給される高圧タービン1および中圧タービ
ン2は、停止させたとき高温状態にある。高温状態にあ
る高圧および中圧タービンケーシングは、肉厚が厚いた
め、自然放熱では分解できる温度に冷えるまでの所要時
間が長くなる。従って、何か特別の冷却手段を講じて冷
却に要する期間を短縮させないと、長時間に渡り点検、
修理ができず、その間蒸気タービン装置の運転ができな
くなり、電力供給に支障をきたすことになる。
【0008】そこで、従来はタービンの排気管に設置さ
れた安全弁から空気を吸い込み、主蒸気管から復水器に
排出するようにしている。すなわち、ケーシング内部の
みに冷却空気を流すことによってタービンの冷却を速め
ていた。(例えば、FORCEDCOOLING OP
ERATION ON THE LMZ Kー200ー
130 TURBINE,1976ZWANGABKU
HLUNG VONTURBINE 500MW BL
OCKE DURCH ANSAUGENVON LU
FT,1984)
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の装置では、特に、フランジ部の冷却が遅れケー
シング全体の冷却速度が不均一となるため強制冷却の速
度が遅くなるという問題がある。
【0010】すなわち、従来の技術では、冷却用の空気
がタービンケーシング内を通って、外部に排出されるた
め、ケーシングよりも表面積が大きく、かつ、重量の少
ないロータとロータに装着されている羽根や、ケーシン
グ胴部の冷却効果は大きいが、肉厚が厚く熱容量の大き
いフランジ部は、内部の冷却空気が直接当たらず冷却効
果が小さく、ケーシング全体の冷却速度が不均一とな
る。その結果、ロータは、ケーシングよりも速く冷却さ
れることになり、ケーシング等の静止部よりも熱膨張の
減少が速くなり、この間に伸び差が生じる。
【0011】公知の如く、タービンのロータとノズルの
間は、通常運転における負荷変化時の内部温度変化によ
っても両者が接触しない範囲で、微小な軸方向(ロータ
長手方向)間隙で相対するように製作されている。この
ため、大気導入による強制冷却時にロータがケーシング
より速く冷却されると、ノズルとロータとの伸び差が生
じ、ターニングによって回転しているロータが、静止し
ているノズルに接触して損傷する可能性がある。
【0012】そこで、本発明は、ケーシングの冷却速度
を均一にし、かつ、冷却時間の短縮を図るタービンケー
シング強制冷却装置を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、冷却用空気に
よって、タービンケーシングを強制冷却するタービンケ
ーシング強制冷却装置において、送風機によって昇圧さ
れた外部の冷却用空気を導入する空気導入管を配設する
と共に、この空気導入管に延設してタービンケーシング
のフランジ部に沿って空気排出管を配し、この空気排出
管に冷却用空気をフランジ部へ噴出させて冷却する排出
孔を形成するようにしたものである。
【0014】
【作用】上記構成により、従来のタービンケーシングを
強制冷却する内部冷却に加えて空気排出管の排出孔から
フランジ部の表面へ冷却用空気が噴出されフランジ部が
冷却される。この結果、従来の内部冷却によるタービン
ケーシング内面とフランジ部との冷却速度差が少なくな
り、静止部とロータとの接触を防止されるから冷却速度
を速くすることができ、冷却に要する時間が短縮され
る。
【0015】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
【0016】図1は、本発明の一実施例を示すタービン
ケーシング強制冷却装置の系統図である。図中、送風機
12の出口側には、熱交換器13が設置され、この熱交
換器13の下流側に止め弁14を介して流量制御弁18
が設置されており、さらに、2系統に分岐した空気導入
管15a,15bが設けられている。この内、空気導入
管15aは、さらに、分岐してタービン外部ケーシング
上半部17aのフランジ部に設けられた2系統の上半側
空気排出管16aに接続し、空気導入管15bは分岐し
てタービン外部ケーシング下半部17bのフランジ部に
設けられた2系統の下半側空気排出管16bに接続して
いる。また、空気導入管15aには、上半側流量制御弁
18aが配置され、空気導入管15bには、下半側流量
制御弁18bが配置されている。
【0017】タービン外部ケーシング上半部17aに
は、外部ケーシング上半内面メタル温度検出熱電対19
aが設置され、タービン外部ケーシング下半部17bに
は、外部ケーシング下半内面メタル温度検出熱電対19
bが設置されている。
【0018】タービン外部ケーシング上半部17aのフ
ランジ部には、上半フランジ部メタル温度検出熱電対2
0a,20bが配置され、タービン外部ケーシング下半
部17bのフランジ部には、下半フランジ部メタル温度
検出熱電対21a,21bが配置されている。
【0019】上記した外部ケーシング上半内面メタル温
度検出熱電対19aと外部ケーシング下半内面メタル温
度検出熱電対19bと上半フランジ部メタル温度検出熱
電対20a,20bと下半フランジ部メタル温度検出熱
電対21a,21bとは、図示省略する制御手段に接続
されて所定の制御条件によって流量制御弁18と上半側
流量制御弁18aと下半側流量制御弁18bとを制御す
るようになっている。
【0020】上記構成で、冷却空気Cが図示省略するフ
ィルターを介して大気より供給され、送風機12では、
空気を昇圧し、この送風機12の出口の熱交換器13に
よって冷却空気Cの温度が冷却効果を高めるように制御
される。
【0021】冷却空気Cは、流量制御弁18を介して2
系統に分岐し、一方は空気導入管15aにより上半側空
気排出管16aに導入される。もう一方は、空気導入管
15bにより下半側空気排出管16bに導入される。
【0022】上半側空気排出管16aは、図2に示す側
面図の如く、上半フランジ部の長手方向に沿って複数の
取付部材16a1によって上半フランジ部に取付けられ
る。下半側空気排出管16bは、下半フランジ部の長手
方向に沿って複数の取付部材16b1によって下半フラ
ンジ部に取付けられる。また、上半側空気排出管16a
および下半側空気排出管16bは、図2のZーZ断面図
に示す図3の如く、冷却空気Cの排出孔を数カ所に形成
し、図示太い矢印のように冷却空気Cがフランジ部の表
面へ吹き付けられるようになっている。
【0023】これにより、上半側空気排出管16aと下
半側空気排出管16bに送られた冷却空気Cがケーシン
グのフランジ部へ吹き付けられる。このとき、流量制御
弁18および上半側流量制御弁18aと下半側流量制御
弁18bとによって、空気の流量制御がされる。
【0024】ここで、上記した冷却空気Cの流量制御に
ついて図4の制御ブロック図を参照して説明する。
【0025】まず、制御部22では、上半フランジ部メ
タル温度検出熱電対20a,20bと下半フランジ部メ
タル温度検出熱電対21a,21bによって検出された
フランジ上半メタル温度検出信号aおよびフランジ下半
メタル温度検出信号bが予め設定された目標温度以下と
なったとき強制冷却終了cの信号を出力してタービンケ
ーシング強制冷却装置を停止させ、未到達のとき強制冷
却続行dを出力する。
【0026】制御部23では、上半フランジ部メタル温
度検出熱電対20a,20bと下半フランジ部メタル温
度検出熱電対21a,21bによって検出されたフラン
ジ上半メタル温度検出信号aとフランジ下半メタル温度
検出信号bとがAND25を介して入力して、上下半メ
タル温度差eが計算される。この上下半メタル温度差e
が予め設定された設定値より大きく、かつ、上半大のと
き上半側流量制御弁18aの開度を増加させると共に、
下半側流量制御弁18bの開度を減少させる。
【0027】上記比較で上下半メタル温度差eと設定値
との差が小さいとき、上半側流量制御弁18aと下半側
流量制御弁18bとは現状に維持される。一方、上下半
メタル温度差eが設定値より大きく、かつ、下半大のと
き、上半側流量制御弁18aの開度を減少させると共
に、下半側流量制御弁18bの開度を増加させる。これ
によって、上半フランジと下半フランジとの温度差が所
定値以内に制御される。
【0028】制御部24では、外部ケーシング上半内面
メタル温度検出熱電対19aによるケーシング上半内面
メタル温度検出信号fと外部ケーシング下半内面メタル
温度検出熱電対19bによるケーシング下半内面メタル
温度検出信号gとフランジ上半メタル温度検出信号aと
フランジ下半メタル温度検出信号bとがAND26を介
して入力し、ここで、例えば、ケーシング上半内面メタ
ル温度検出信号fとケーシング下半内面メタル温度検出
信号gとの平均値が計算され、このケーシング内面の平
均値がフランジ上半メタル温度検出信号aおよびフラン
ジ下半メタル温度検出信号bと比較される。この比較
で、ケーシング内面の平均値がフランジ上半メタル温度
検出信号aとフランジ下半メタル温度検出信号bのいず
れより大きく、かつ、設定された値以上のとき流量制御
弁18の開度を減少させる。また、ケーシング内面の平
均値がフランジ上半メタル温度検出信号aとフランジ下
半メタル温度検出信号bのいずれより小さく、かつ、設
定された値以上のとき流量制御弁18の開度を増加させ
る。上記比較で、上記設定された値以内のとき流量制御
弁18の開度を現状のまま維持する。これにより、ケー
シング全体の温度を均一に低下させる。
【0029】図5は、タービンの冷却速度を示す略図
で、1点鎖線27が本実施によらない場合の自然放熱の
場合の温度、実線28が本実施例による外部冷却を実施
した場合の温度を示す。破線29は、従来のタービンの
内部強制冷却を実施した場合の温度を示し、二点鎖線3
0は、タービンケーシング強制冷却で内・外部を両方実
施したときの温度を示しており、自然放熱の場合に比べ
かなり速く冷却することが可能と考えられる。また、破
線31は高圧タービンを分解できる温度を示し、通常1
50〜200℃程度の範囲である。
【0030】なお、横軸の日数0の点は、タービンを停
止した時を示している。本図に示す如く、タービン内部
強制冷却と同時に本実施例を実行すると、タービンを停
止してから4日以上経過しないと分解できる温度まで冷
えなかった高圧タービン1が、約1日前後で分解できる
温度まで冷やすことができる。
【0031】このように、本実施例による強制冷却を行
えば、タービン停止後またはターニング運転中に関係な
くタービン運転中から実施することができ、また、ロー
タと静止部との伸び差によってロータがノズルなど静止
部と軸方向に接触することなく、また、ケーシングの左
右温度差によって生じるケーシングの湾曲によって、ロ
ータとノズルおよびラビリンスパッキンとの半径方向の
接触が生じることもないため、従来技術において行われ
ているような、”メタル温度よりわずかに低い温度の冷
却空気の導入”の必要性がなく、低温の空気の導入によ
り、高圧タービンを自然放熱によるよりも急速に冷却で
きるので、冷却に要する日数が大幅に短縮され、タービ
ンの分解点検に要する期間が短縮される。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、空
気排出管の排出孔からフランジ部の表面へ冷却用空気が
噴出されフランジ部が冷却されるから従来の内部冷却に
よるタービンケーシング内面とフランジ部との冷却速度
差が少なくなり、静止部とロータとの接触を防止される
から冷却速度を速くすることができ、冷却に要する時間
が大幅に短縮される。
【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ケーシング強
制冷却装置の系統図である。
【図2】タービンケーシングの側面図である。
【図3】図2のZーZ断面図である。
【図4】図1に示すタービンケーシング強制冷却装置の
制御ブロック図である。
【図5】従来例と本実施例とを比較したメタル冷却速度
を示すグラフである。
【図6】蒸気タービンの構成図である。
【符号の説明】
12 送風機 13 熱交換器 14 止め弁 15a,15b 空気導入管 16a 上半側空気排出管 16b 下半側空気排出管 17a タービン外部ケーシング上半部 17b タービン外部ケーシング下半部 18 流量制御弁 18a 上半側流量制御弁 18b 下半側流量制御弁 19a 外部ケーシング上半内面メタル温度検出熱電
対 19b 外部ケーシング下半内面メタル温度検出熱電
対 20a,20b 上半フランジ部メタル温度検出熱電
対 21a,21b 下半フランジ部メタル温度検出熱電
対 22,23,24 制御部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 冷却用空気によって、タービンケーシン
    グを強制冷却するタービンケーシング強制冷却装置にお
    いて、 送風機によって昇圧された外部の冷却用空気を導入する
    空気導入管を配設すると共に、この空気導入管に延設し
    て前記タービンケーシングのフランジ部に沿って空気排
    出管を配し、この空気排出管に冷却用空気を前記フラン
    ジ部へ噴出させて冷却する排出孔を形成したことを特徴
    とするタービンケーシング強制冷却装置。
  2. 【請求項2】 前記フランジ部の温度と前記タービンケ
    ーシングの内面温度との温度差に基づいて前記空気排出
    管に配置される流量制御弁を開閉して制御する流量制御
    装置を付加したことを特徴とする請求項1記載のタービ
    ンケーシング強制冷却装置。
JP35724992A 1992-12-24 1992-12-24 タ−ビンケ−シング強制冷却装置 Pending JPH06193407A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015010535A (ja) * 2013-06-28 2015-01-19 三菱重工業株式会社 蒸気タービン
JP2015529301A (ja) * 2012-09-05 2015-10-05 シーメンス アクティエンゲゼルシャフト 燃焼器シェル空気再循環システムを含むガスタービンエンジンの運転方法
JP2015533998A (ja) * 2012-11-07 2015-11-26 シーメンス アクティエンゲゼルシャフト ガスタービンエンジンの外部冷却流体射出システム
CN114635783A (zh) * 2022-02-28 2022-06-17 江苏正驰机电有限公司 一种电辅助涡轮增压器

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