JPS60159310A - 蒸気タ−ビンの二重ケ−シングの熱応力制御装置 - Google Patents
蒸気タ−ビンの二重ケ−シングの熱応力制御装置Info
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- JPS60159310A JPS60159310A JP1330384A JP1330384A JPS60159310A JP S60159310 A JPS60159310 A JP S60159310A JP 1330384 A JP1330384 A JP 1330384A JP 1330384 A JP1330384 A JP 1330384A JP S60159310 A JPS60159310 A JP S60159310A
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- Japan
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- steam
- casing
- thermal stress
- outer casing
- opening
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
- F01D25/08—Cooling; Heating; Heat-insulation
- F01D25/14—Casings modified therefor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
- F01D25/24—Casings; Casing parts, e.g. diaphragms, casing fastenings
- F01D25/26—Double casings; Measures against temperature strain in casings
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は、蒸気タービンの二重ケーシングの熱応力制御
装置に係シ、特に高温、高圧の蒸気タービンで、かつ内
、外ケーシングを備えた二重ケーシングの蒸気タービン
でおって、しかも起動、停止を頻繁に行う蒸気タービン
に好適な蒸気タービンの二重クーシングの熱応力制御装
置に関する。
装置に係シ、特に高温、高圧の蒸気タービンで、かつ内
、外ケーシングを備えた二重ケーシングの蒸気タービン
でおって、しかも起動、停止を頻繁に行う蒸気タービン
に好適な蒸気タービンの二重クーシングの熱応力制御装
置に関する。
従来の蒸気タービンでは、主蒸気温度538 G。
圧力246 Btgが最高で、これ以上の超高温、高圧
の蒸気タービンは比較的小規模なものが実線的に二、三
試みられているだけである。高温、高圧化をはばむ要因
の一つに、構造材料の耐熱性に限界がある点があげられ
る。従来の蒸気タービンの主要な耐熱材料は、少量のC
r、MO等を合金元素としたフェライト系低合金鋼であ
シ、その使用限界温度は593Cであるとされている。
の蒸気タービンは比較的小規模なものが実線的に二、三
試みられているだけである。高温、高圧化をはばむ要因
の一つに、構造材料の耐熱性に限界がある点があげられ
る。従来の蒸気タービンの主要な耐熱材料は、少量のC
r、MO等を合金元素としたフェライト系低合金鋼であ
シ、その使用限界温度は593Cであるとされている。
しかるに、近年のエネルギー事情が引き金となって、蒸
気条件を649C,352atgまで高温、高圧化する
ことによシ、蒸気タービンの熱効率を抜本的に改善しよ
うとする試みが進められている。
気条件を649C,352atgまで高温、高圧化する
ことによシ、蒸気タービンの熱効率を抜本的に改善しよ
うとする試みが進められている。
前述したように、593C以上では従来のごときフェラ
イト系耐熱鋼は使用できず、これに代わるものとして多
量のNiおよびCr等を合金元素としたオーステナイト
系耐熱鋼の使用が検討されている。この種の材料は、高
温機器の構造材料とし、て原子力機器、化学装置等に幅
広く使用され、十分な実績を有するものであるが、これ
を超高温。
イト系耐熱鋼は使用できず、これに代わるものとして多
量のNiおよびCr等を合金元素としたオーステナイト
系耐熱鋼の使用が検討されている。この種の材料は、高
温機器の構造材料とし、て原子力機器、化学装置等に幅
広く使用され、十分な実績を有するものであるが、これ
を超高温。
高圧蒸気タービンの構造材料として使用する場合は、次
の点が問題となる。
の点が問題となる。
周知のように、オーステナイト系耐熱鋼は例えば8U8
316を採れば、その熱伝導率は15KCal/mhC
程度、熱膨張率は17X10−’ t/C程度ト鋼の3
5KCal/mhC程度、taxzo−’ 1/c程度
の値と比較すると、熱伝導率が小さく熱膨張率の大きい
材料である。
316を採れば、その熱伝導率は15KCal/mhC
程度、熱膨張率は17X10−’ t/C程度ト鋼の3
5KCal/mhC程度、taxzo−’ 1/c程度
の値と比較すると、熱伝導率が小さく熱膨張率の大きい
材料である。
一方、蒸気タービンは他の高温機器に比較して超高圧で
あるため、その構造部材はオーステナイト系耐熱鋼とし
ては、これまでに類を見ない厚肉構造となる。また、電
力需給事情から火力用蒸気タービンはピーク電力用とし
て、毎日1回ないし2回の起動、停止あるいは負荷変動
を受ける。
あるため、その構造部材はオーステナイト系耐熱鋼とし
ては、これまでに類を見ない厚肉構造となる。また、電
力需給事情から火力用蒸気タービンはピーク電力用とし
て、毎日1回ないし2回の起動、停止あるいは負荷変動
を受ける。
以上のように、材料の特性と蒸気タービンの特性とから
、超高温、高圧蒸気タービンでは起動。
、超高温、高圧蒸気タービンでは起動。
停止あるいは負荷変動に伴う各部の熱応力が従来の蒸気
タービンに比較して、著しく大きくなることは容易に類
推できる。したがって、超高温、高圧蒸気タービンを実
現するためには、熱応力の制御、特に熱応力の抑制が重
要な課題となる。
タービンに比較して、著しく大きくなることは容易に類
推できる。したがって、超高温、高圧蒸気タービンを実
現するためには、熱応力の制御、特に熱応力の抑制が重
要な課題となる。
従来、蒸気タービンの熱応力を制御する方法として、蒸
気温度を測定し、その値からタービンロータの表面温度
およびロータ中心孔の温度を推定してロータ表面および
中心孔の熱応力を計算し、熱応力の値が許容値以内にな
るように、蒸気温度および圧力の変化率を制御する方法
が知られている。また、ボイラの熱応力に関しては、蒸
気温度を測定し、その値から将来の蒸気温度を予測して
熱応力を計算し、熱応力が許容値内に納まる最大の温度
上昇率となるように蒸気温度を制御する試みも行われて
いる 以上のような従来の技術は、若干の修正を加えれば、そ
の基本的考え方はそのまま超高温、高圧蒸気タービンの
熱応力制御にも適用可能と思われる。しかし、前述の従
来技術はいずれも熱応力が許容値以内に納まるように、
蒸気の温度および圧力の変化率を制御するものである。
気温度を測定し、その値からタービンロータの表面温度
およびロータ中心孔の温度を推定してロータ表面および
中心孔の熱応力を計算し、熱応力の値が許容値以内にな
るように、蒸気温度および圧力の変化率を制御する方法
が知られている。また、ボイラの熱応力に関しては、蒸
気温度を測定し、その値から将来の蒸気温度を予測して
熱応力を計算し、熱応力が許容値内に納まる最大の温度
上昇率となるように蒸気温度を制御する試みも行われて
いる 以上のような従来の技術は、若干の修正を加えれば、そ
の基本的考え方はそのまま超高温、高圧蒸気タービンの
熱応力制御にも適用可能と思われる。しかし、前述の従
来技術はいずれも熱応力が許容値以内に納まるように、
蒸気の温度および圧力の変化率を制御するものである。
したがって、オーステナイト系耐熱鋼を使用する超高温
、高圧蒸気タービンでは熱応力を許容値以内に抑制しよ
うとすると、蒸気温度、圧力の変化率を著しく小さくし
なければならず、起動、停止や負荷変動の所要時間が長
くなるという問題が生じる。
、高圧蒸気タービンでは熱応力を許容値以内に抑制しよ
うとすると、蒸気温度、圧力の変化率を著しく小さくし
なければならず、起動、停止や負荷変動の所要時間が長
くなるという問題が生じる。
第1図は超高温、高圧蒸気タービンの蒸気入口管の起動
時の熱応力変化をフェライト系耐熱鋼とオーステナイト
系耐熱鋼について比較したものである。熱応力の繰シ返
しに対する強度は、オーステナイト系耐熱鋼の方が7エ
ライト系耐熱鋼よシも若干優れているが、せいぜい10
〜20%上まわる程度である。したがって、従来の蒸気
タービンと同様の熱応力制御方法を超高温、高圧蒸気タ
ービンに適用するならば、第1図から明らかなように、
起動時間を5〜10倍に伸ばさなければならない。
時の熱応力変化をフェライト系耐熱鋼とオーステナイト
系耐熱鋼について比較したものである。熱応力の繰シ返
しに対する強度は、オーステナイト系耐熱鋼の方が7エ
ライト系耐熱鋼よシも若干優れているが、せいぜい10
〜20%上まわる程度である。したがって、従来の蒸気
タービンと同様の熱応力制御方法を超高温、高圧蒸気タ
ービンに適用するならば、第1図から明らかなように、
起動時間を5〜10倍に伸ばさなければならない。
ところで、内ケーシングと外ケーシングとを備えた二重
ケーシングの蒸気タービンでは、一般にボイラから送ら
れる主蒸気は最初に内ケーシングに流入し、タービン各
段で仕事をし、温度、圧力の低下した排気蒸気は次のタ
ービンに送られる。
ケーシングの蒸気タービンでは、一般にボイラから送ら
れる主蒸気は最初に内ケーシングに流入し、タービン各
段で仕事をし、温度、圧力の低下した排気蒸気は次のタ
ービンに送られる。
この排気蒸気の一部は冷却蒸気として外ケーシングと内
ケーシングの間の空間を通って、外ケーシングに設けら
れた貫通孔から外部配管に導かれるようになっている。
ケーシングの間の空間を通って、外ケーシングに設けら
れた貫通孔から外部配管に導かれるようになっている。
これは、主蒸気よシも温度の低い排気蒸気によって、内
ケーシングの外面と外ケーシングの内面の温度が主蒸気
温度近くまで上昇するのを防止するために行われている
。冷却蒸気は、そのエネルギーが蒸気タービンの仕事に
変換されないため、熱効率の点からはできる限シ少ない
量とすることが望ましい。
ケーシングの外面と外ケーシングの内面の温度が主蒸気
温度近くまで上昇するのを防止するために行われている
。冷却蒸気は、そのエネルギーが蒸気タービンの仕事に
変換されないため、熱効率の点からはできる限シ少ない
量とすることが望ましい。
前記のごとき二重ケーシングの蒸気タービンにおいて、
起動、停止あるいは負荷変動などの過渡運転時には、主
蒸気の流入する内ケーシングの内面の温度変化率が最も
大きく、ついで冷却蒸気の流路に面した内ケーシングの
外面と、外ケーシングの内面の温度変化率が大きく、外
ケーシングの外面は通常保温材で断熱されるため、最も
温度変化率が小さい。したがって、内ケーシング、外ケ
ーシングとも、内面から外面に向かう温度勾配が大きく
なり、高い熱応力が発生することになる。
起動、停止あるいは負荷変動などの過渡運転時には、主
蒸気の流入する内ケーシングの内面の温度変化率が最も
大きく、ついで冷却蒸気の流路に面した内ケーシングの
外面と、外ケーシングの内面の温度変化率が大きく、外
ケーシングの外面は通常保温材で断熱されるため、最も
温度変化率が小さい。したがって、内ケーシング、外ケ
ーシングとも、内面から外面に向かう温度勾配が大きく
なり、高い熱応力が発生することになる。
このように、過渡運転時の熱応力の発生メカニズムを分
析すると、過渡運転時においては内ケーシングの外面の
温度変化率を積極的に大きくし、外ケーシングの外面の
温度変化率は逆に小さくしてやることによって、両ケー
ジ/グの肉厚方向の温度勾配を緩和させることができ、
その結果過渡運転時の熱応力を軽減できることが理解さ
れる。
析すると、過渡運転時においては内ケーシングの外面の
温度変化率を積極的に大きくし、外ケーシングの外面の
温度変化率は逆に小さくしてやることによって、両ケー
ジ/グの肉厚方向の温度勾配を緩和させることができ、
その結果過渡運転時の熱応力を軽減できることが理解さ
れる。
本発明の目的は、内、外ケーシングを備えた二重ケーシ
ングの蒸気タービンで、かつ高温、高圧蒸気タービンで
あって、しかも起動、停止を頻繁に行う蒸気タービンで
あっても、内、外ケーシングの熱応力を確実に抑制し得
る蒸気タービンの二重ケーシングの熱応力制御装置を提
供するにある。
ングの蒸気タービンで、かつ高温、高圧蒸気タービンで
あって、しかも起動、停止を頻繁に行う蒸気タービンで
あっても、内、外ケーシングの熱応力を確実に抑制し得
る蒸気タービンの二重ケーシングの熱応力制御装置を提
供するにある。
本発明は、内ケーシングと外ケーシング間の空間部を区
画壁によシ、内ケーシングの外面に沿って主蒸気の一部
を流通させ得る第1の蒸気流路と、外ケーシングの内面
に沿って冷却蒸気を流通させ得る第2の蒸気流路とに区
画したこと、前記第1゜第2の蒸気流路にそれぞれ開閉
装置を設けたこと、蒸気タービンの過渡運転時には第1
の蒸気流路の開閉装置を開きかつ第2の蒸気流路の開閉
装置を閉じ、蒸気タービンの定常運転時には第1の蒸気
流路の開閉装置を閉じかつ第2の蒸気流路の開閉装置を
開くように構成したことに特徴を有するもので、この構
成によシ前記目的を確実に達成することができたもので
ある。
画壁によシ、内ケーシングの外面に沿って主蒸気の一部
を流通させ得る第1の蒸気流路と、外ケーシングの内面
に沿って冷却蒸気を流通させ得る第2の蒸気流路とに区
画したこと、前記第1゜第2の蒸気流路にそれぞれ開閉
装置を設けたこと、蒸気タービンの過渡運転時には第1
の蒸気流路の開閉装置を開きかつ第2の蒸気流路の開閉
装置を閉じ、蒸気タービンの定常運転時には第1の蒸気
流路の開閉装置を閉じかつ第2の蒸気流路の開閉装置を
開くように構成したことに特徴を有するもので、この構
成によシ前記目的を確実に達成することができたもので
ある。
以下、本発明の一実施例を第2図、第3図によシ説明す
る。
る。
第2図は本発明の第1の実施例を示すもので、蒸気ター
ビンは内ケーシングlと、外ケーシング2と、主蒸気管
3と、主蒸気入口管4と、ノズル箱5と、ノズル6a〜
6eと、ロータ7と、内ケーシング1に設けられた抽気
孔11と、この抽気孔11から内ケーシング1の外側に
向かって設けられた複数個の吹き出し孔12と、外ケー
シング2に設けられた排気孔13等を備えている。前記
内ケーシング1と、外ケーシング2とによpに二重ケー
シングが構成されている。前記ロータ7は、ロータ軸8
と、これに設けられたディスク9a〜9eと、各ディス
ク9a〜9bに設けられかつ当該ノズル68〜6eに対
応させて配置された羽根10a〜10eとを有して構成
されている。そして、前記ロータ7は前記内ケーシング
1と外ケーシング2とからなる二重ケーシングの中に保
持されている。
ビンは内ケーシングlと、外ケーシング2と、主蒸気管
3と、主蒸気入口管4と、ノズル箱5と、ノズル6a〜
6eと、ロータ7と、内ケーシング1に設けられた抽気
孔11と、この抽気孔11から内ケーシング1の外側に
向かって設けられた複数個の吹き出し孔12と、外ケー
シング2に設けられた排気孔13等を備えている。前記
内ケーシング1と、外ケーシング2とによpに二重ケー
シングが構成されている。前記ロータ7は、ロータ軸8
と、これに設けられたディスク9a〜9eと、各ディス
ク9a〜9bに設けられかつ当該ノズル68〜6eに対
応させて配置された羽根10a〜10eとを有して構成
されている。そして、前記ロータ7は前記内ケーシング
1と外ケーシング2とからなる二重ケーシングの中に保
持されている。
一方、二重ケーシングの熱応力制御装置は、内ケーシン
グ1と外ケーシング2間の空間部を区画壁14により区
画することによって形成された第1、第2の蒸気流路1
5.16と、前記吹き出し孔12に設けられた開閉装置
17と、外ケーシング2と主蒸気管3との接続部付近に
、円周方向に間隔をおいて設けられた複数個の蒸気出口
孔19と、外ケーシング2に設けられた蒸気出口孔20
と、前記各蒸気出口孔19.20の近傍に設けられた開
閉装置21.22とを有している。前記第1の蒸気流路
15は、内ケーシング1の外面に沿って主蒸気の一部と
しての抽気蒸気24を流通させ得るように形成されてお
シ、この第1の蒸気流路15には軸方向にら旋状の旋回
羽根18が設けられている。前記第2の蒸気流路16は
、外ケーシング2の内面に沿って排気蒸気25の一部を
冷却蒸気26として流通させ得るように形成されている
。前記吹き出し孔12に設けられた開閉装置17は、圧
力上昇時には定常運転時の蒸気圧力より僅かに低い圧力
P1で閉じ、圧力降下時には部分負荷運転時の蒸気圧力
より僅かに高い圧力P。
グ1と外ケーシング2間の空間部を区画壁14により区
画することによって形成された第1、第2の蒸気流路1
5.16と、前記吹き出し孔12に設けられた開閉装置
17と、外ケーシング2と主蒸気管3との接続部付近に
、円周方向に間隔をおいて設けられた複数個の蒸気出口
孔19と、外ケーシング2に設けられた蒸気出口孔20
と、前記各蒸気出口孔19.20の近傍に設けられた開
閉装置21.22とを有している。前記第1の蒸気流路
15は、内ケーシング1の外面に沿って主蒸気の一部と
しての抽気蒸気24を流通させ得るように形成されてお
シ、この第1の蒸気流路15には軸方向にら旋状の旋回
羽根18が設けられている。前記第2の蒸気流路16は
、外ケーシング2の内面に沿って排気蒸気25の一部を
冷却蒸気26として流通させ得るように形成されている
。前記吹き出し孔12に設けられた開閉装置17は、圧
力上昇時には定常運転時の蒸気圧力より僅かに低い圧力
P1で閉じ、圧力降下時には部分負荷運転時の蒸気圧力
より僅かに高い圧力P。
で開くように構成されている。前記蒸気出口孔19.2
0の近傍に設けられた開閉装置21゜22は、圧力上昇
時には定常運転時の蒸気圧力よシ僅かに低い圧力P3で
開き、圧力降下時には部分負荷運転時の蒸気圧力より僅
かに高い圧力P4で閉じるように構成されている。また
、前記蒸気出口孔19.20はそれぞれ外部配管(図示
せず)に接続されている。
0の近傍に設けられた開閉装置21゜22は、圧力上昇
時には定常運転時の蒸気圧力よシ僅かに低い圧力P3で
開き、圧力降下時には部分負荷運転時の蒸気圧力より僅
かに高い圧力P4で閉じるように構成されている。また
、前記蒸気出口孔19.20はそれぞれ外部配管(図示
せず)に接続されている。
前記第1の実施例の蒸気タービンおよび二重ケーシング
の熱応力制御装置は、次のように作用する。
の熱応力制御装置は、次のように作用する。
すなわち、ボイラ(図示せず)から供給された主蒸気2
3は、主蒸気管3→主蒸気入ロ管4→ノズル箱5に流れ
、ノズル6a〜6eとロータ7の羽根10a−106を
交互に通過し、前記主蒸気23の熱エネルギーが回転エ
ネルギーに変換され、ロータ7を回転させ、仕事をする
。
3は、主蒸気管3→主蒸気入ロ管4→ノズル箱5に流れ
、ノズル6a〜6eとロータ7の羽根10a−106を
交互に通過し、前記主蒸気23の熱エネルギーが回転エ
ネルギーに変換され、ロータ7を回転させ、仕事をする
。
仕事をした後の温度、圧力の低下した排気蒸気25は、
外ケーシング2に設けられた排気孔13を経て次の蒸気
タービン(図示せず)に送られる。
外ケーシング2に設けられた排気孔13を経て次の蒸気
タービン(図示せず)に送られる。
そして、蒸気タービンの起NJJ時における過渡運転時
には熱応力制御装置は、次のように作用する。
には熱応力制御装置は、次のように作用する。
つ−!り、二重ケーシングの内部圧力が定常運転時の圧
力に達するまでは、吹き出し孔12に設けられた開閉装
置17が開き褥気出口孔19.20に設けられた開閉装
置21.22が閉じている。
力に達するまでは、吹き出し孔12に設けられた開閉装
置17が開き褥気出口孔19.20に設けられた開閉装
置21.22が閉じている。
したがって、主蒸気の一部としての抽気蒸気24が抽気
孔11→吹き出し孔12→開閉装置17を経て第1の蒸
気流路15に流れ、ここで旋回羽根18により内ケーシ
ング1の外面全体に均一に流れるように配分され、内ケ
ーシング1の外面に沿って第1の蒸気流路15から外ケ
ーシング2に設けられた蒸気出口孔19.20を経て外
部配管に流入する。その結果、内ケーシング1の外面の
温度上昇率が大きくなるため、内ケーシング1の肉厚方
向の直置勾配が緩和され、熱応力が抑制される。
孔11→吹き出し孔12→開閉装置17を経て第1の蒸
気流路15に流れ、ここで旋回羽根18により内ケーシ
ング1の外面全体に均一に流れるように配分され、内ケ
ーシング1の外面に沿って第1の蒸気流路15から外ケ
ーシング2に設けられた蒸気出口孔19.20を経て外
部配管に流入する。その結果、内ケーシング1の外面の
温度上昇率が大きくなるため、内ケーシング1の肉厚方
向の直置勾配が緩和され、熱応力が抑制される。
一方、蒸気出口孔19.20の近傍に設けられ開閉装置
21.22が閉じているので、第2の蒸気流路16に冷
却蒸気26は流れないため、外ケーシング2は区画壁1
4からの輻射によって加熱されるだけ(な9、外ケージ
ジグ2の温度上昇率が小さくなる。したがって、外ケー
シング2の肉厚方向の温度勾配が緩和され、熱応力が抑
制される。
21.22が閉じているので、第2の蒸気流路16に冷
却蒸気26は流れないため、外ケーシング2は区画壁1
4からの輻射によって加熱されるだけ(な9、外ケージ
ジグ2の温度上昇率が小さくなる。したがって、外ケー
シング2の肉厚方向の温度勾配が緩和され、熱応力が抑
制される。
ついで、定常運転状態に移行した時は、吹き出し孔12
に設けられた開閉装置17が閉じ、蒸気出口孔19.2
0の近傍に設けられた開閉装置21.22が開かれる。
に設けられた開閉装置17が閉じ、蒸気出口孔19.2
0の近傍に設けられた開閉装置21.22が開かれる。
これにより、排気蒸気25の一部が冷却蒸気26として
第2の蒸気流路16に入り、この冷却蒸気26は外ケー
シング2の内面に沿って流れ、開閉装置t21,22か
ら蒸気出口孔19.20を雌て外部配管に流れる。その
間、外ケーシング2の内面は前述の輻射によって加熱さ
れておシ、シたがって冷却蒸気26による温度上昇率は
小さくなるので、外ケーシング2の肉厚方向の温度勾配
が緩和され、熱応力が抑制される。
第2の蒸気流路16に入り、この冷却蒸気26は外ケー
シング2の内面に沿って流れ、開閉装置t21,22か
ら蒸気出口孔19.20を雌て外部配管に流れる。その
間、外ケーシング2の内面は前述の輻射によって加熱さ
れておシ、シたがって冷却蒸気26による温度上昇率は
小さくなるので、外ケーシング2の肉厚方向の温度勾配
が緩和され、熱応力が抑制される。
この定常運転時には、吹き出し孔12に設けられた開閉
装置17は閉じられるので、第1の蒸気流路15には抽
気蒸気24が流れない。
装置17は閉じられるので、第1の蒸気流路15には抽
気蒸気24が流れない。
さらに、定常運転状態から停止または部分負荷運転に移
行した場合には、前述の起動時と同様に作用する。した
がって、この場合にも内ケーシング1の熱応力が抑制さ
れる。
行した場合には、前述の起動時と同様に作用する。した
がって、この場合にも内ケーシング1の熱応力が抑制さ
れる。
また、この第1の実施例では圧力によって開閉装置17
,21.22を開閉するようにしているので、特別な開
閉手段を設けることな〈実施することができる。
,21.22を開閉するようにしているので、特別な開
閉手段を設けることな〈実施することができる。
なお、この第1の実施例において、外ケーシング2の内
面側にも旋回羽根18と同じような旋回羽根を取シ付け
てもよい。
面側にも旋回羽根18と同じような旋回羽根を取シ付け
てもよい。
次に、第3図は本発明の第2の実施例を示すもので、こ
の実施例の二重ケーシングの熱応力制御装置は、主蒸気
入口配管3′と、主蒸気管3に設けられかつ第1の蒸気
流路15に通じる蒸気入口孔31と、主蒸気管3に設け
られかつ第2の蒸気流路16に通じる蒸気出口孔32と
、外ケーシング2に設けられかつ第2の蒸気流路16に
通じる蒸気出口孔32′と前記主蒸気入口配管26と蒸
気入口孔31とに接続されたバイパス管27と、このバ
イパス管z7に設けられた流量制御弁28と温度制御装
rlt、29と圧力制御装置30と、前記蒸気出口孔3
2.32’と外部配管34とを結ぶ蒸気出口配管33.
33’と、外部配管34に設けられた流量制御弁35と
を備えている。そして、前記流量制御弁28.35は第
1.第2の蒸気流路15.16の開閉装置を構成してい
る。
の実施例の二重ケーシングの熱応力制御装置は、主蒸気
入口配管3′と、主蒸気管3に設けられかつ第1の蒸気
流路15に通じる蒸気入口孔31と、主蒸気管3に設け
られかつ第2の蒸気流路16に通じる蒸気出口孔32と
、外ケーシング2に設けられかつ第2の蒸気流路16に
通じる蒸気出口孔32′と前記主蒸気入口配管26と蒸
気入口孔31とに接続されたバイパス管27と、このバ
イパス管z7に設けられた流量制御弁28と温度制御装
rlt、29と圧力制御装置30と、前記蒸気出口孔3
2.32’と外部配管34とを結ぶ蒸気出口配管33.
33’と、外部配管34に設けられた流量制御弁35と
を備えている。そして、前記流量制御弁28.35は第
1.第2の蒸気流路15.16の開閉装置を構成してい
る。
なお、この第2の実施例の他の構成については前記第1
の実施例と同様である。
の実施例と同様である。
この第2の実施例の二重ケーシングの熱応力制御装置は
、次のように作用する。
、次のように作用する。
つま夛、蒸気タービンの起動時には、バイパス管27に
設けられた流量制御弁28を開け、外部配管34に設け
られた流量制御弁35を絞る。これによp1主蒸気配管
3′から主蒸気23の一部がバイパス管27に分岐され
、その蒸気36は蒸気入口孔31を通って第1の蒸気流
路15に流入し、内ケーシング1の外面に沿って流れ、
蒸気タービンで仕事をした後の排気蒸気25と合流し、
排気孔13に流れる。その際、バイパス管27から蒸気
入口孔31に入る蒸気36の温度は温度制御装置29に
よυ主蒸気23の温度と排気蒸気25の温度のほぼ平均
温度程度に制御され、前記蒸気36の圧力は排気蒸気2
5の圧力よりも僅かに高い圧力に制御される。また、前
述のごとく、外部配管34に設けられた流量制御弁35
が絞られているので、第2の蒸気流路16には冷却蒸気
37は流れない。その結果、前記第1の蒸気流路15に
流入しかつ内ケーシング1の外面に沿って流れる蒸気3
6に=9、内ケージング1の外面の温度上昇率が大きく
なり、シたがって内ケーシング1の肉厚方向の温度勾配
が緩和され、熱応力が抑制される。
設けられた流量制御弁28を開け、外部配管34に設け
られた流量制御弁35を絞る。これによp1主蒸気配管
3′から主蒸気23の一部がバイパス管27に分岐され
、その蒸気36は蒸気入口孔31を通って第1の蒸気流
路15に流入し、内ケーシング1の外面に沿って流れ、
蒸気タービンで仕事をした後の排気蒸気25と合流し、
排気孔13に流れる。その際、バイパス管27から蒸気
入口孔31に入る蒸気36の温度は温度制御装置29に
よυ主蒸気23の温度と排気蒸気25の温度のほぼ平均
温度程度に制御され、前記蒸気36の圧力は排気蒸気2
5の圧力よりも僅かに高い圧力に制御される。また、前
述のごとく、外部配管34に設けられた流量制御弁35
が絞られているので、第2の蒸気流路16には冷却蒸気
37は流れない。その結果、前記第1の蒸気流路15に
流入しかつ内ケーシング1の外面に沿って流れる蒸気3
6に=9、内ケージング1の外面の温度上昇率が大きく
なり、シたがって内ケーシング1の肉厚方向の温度勾配
が緩和され、熱応力が抑制される。
一方、第2の蒸気流路16には冷却蒸気37が流れない
ため、外ケーシング2の内面は区画壁140輻射によっ
て加熱されるだけにな9、外ケーシング2の内面の温度
上昇率は小さくなる。したがって、外ケーシング2の肉
厚方向の温度勾配も緩和され、熱応力が抑制される。
ため、外ケーシング2の内面は区画壁140輻射によっ
て加熱されるだけにな9、外ケーシング2の内面の温度
上昇率は小さくなる。したがって、外ケーシング2の肉
厚方向の温度勾配も緩和され、熱応力が抑制される。
起動時の過渡運転状態が終わって、定常運転に入った時
は、流量制御弁28を絞シ、流量制御弁35を開ける。
は、流量制御弁28を絞シ、流量制御弁35を開ける。
これKよυ、第1の蒸気流路15を流れる蒸気36の流
量がなくなるが、それまでの間に内ケーシング1の外面
の温度は十分上昇しているので、内ケーシング1の内厚
方向の温度勾配が緩和され、熱応力が抑制される。
量がなくなるが、それまでの間に内ケーシング1の外面
の温度は十分上昇しているので、内ケーシング1の内厚
方向の温度勾配が緩和され、熱応力が抑制される。
一方、冷却蒸気37が外ケーシング2の内面に沿って流
れるが、それまでの間に区画壁14からの輻射によって
外ケーシング2の内面の温度は徐徐に上昇しているので
、冷却蒸気37による温度上昇率は小さく、シたがって
外ケーシング2の肉厚方向の温度勾配が緩和され、熱応
力が抑制される。
れるが、それまでの間に区画壁14からの輻射によって
外ケーシング2の内面の温度は徐徐に上昇しているので
、冷却蒸気37による温度上昇率は小さく、シたがって
外ケーシング2の肉厚方向の温度勾配が緩和され、熱応
力が抑制される。
次に、定常運転状態から停止または部分負荷運転に移行
する場合には、前述の起動時と同様、流量制御弁28を
開き、流量制御弁35を絞る。これにより、内ケーシン
グ1の外面の温度降下率が大きくなり、この内ケーシン
グ1の肉厚方向の温度勾配が緩和されるので、熱応力が
抑制される。
する場合には、前述の起動時と同様、流量制御弁28を
開き、流量制御弁35を絞る。これにより、内ケーシン
グ1の外面の温度降下率が大きくなり、この内ケーシン
グ1の肉厚方向の温度勾配が緩和されるので、熱応力が
抑制される。
この停止時または部分負荷への移行時に、外ケーシング
2の内面の温度降下率が小さくなり、外ケーシング2の
肉厚方向の温度勾配が緩和され、熱応力が抑制される。
2の内面の温度降下率が小さくなり、外ケーシング2の
肉厚方向の温度勾配が緩和され、熱応力が抑制される。
また、この第2の実施例では流量制御弁28゜35と、
温度制御装置29と、圧力制御装置30とを備えている
ので、内ケーシング1の外面と外ケーシング2の内面に
沿って流れる蒸気の流量。
温度制御装置29と、圧力制御装置30とを備えている
ので、内ケーシング1の外面と外ケーシング2の内面に
沿って流れる蒸気の流量。
温度、圧力をそれぞれ積極的に制御することができるの
で、熱応力のきめ細かい制御が可能である。
で、熱応力のきめ細かい制御が可能である。
なお、この第2の実施例の他の作用については、前記第
1の実施例と同様でめる。
1の実施例と同様でめる。
以上説明した本発明によれば、二重ケーシングの内ケー
シングと外ケーシング間の空間部を区画壁によシ、内ケ
ーシングの外面に沿って主蒸気の一部を流通させ得る第
1の蒸気流路と、外ケーシングの内面に沿って冷却蒸気
を流通させ得る第2の蒸気流路とに区画し、前記第1.
第2の蒸気流路にそれぞれ開閉装置を設けるとともに、
蒸気タービンの過渡運転時には第1の蒸気流路の開閉装
置を閉じ、蒸気タービンの定常運転時には第1の蒸気流
路の開閉装置を閉じかつ第2の蒸気流路の開閉装置を開
くように構成したことによシ、内。
シングと外ケーシング間の空間部を区画壁によシ、内ケ
ーシングの外面に沿って主蒸気の一部を流通させ得る第
1の蒸気流路と、外ケーシングの内面に沿って冷却蒸気
を流通させ得る第2の蒸気流路とに区画し、前記第1.
第2の蒸気流路にそれぞれ開閉装置を設けるとともに、
蒸気タービンの過渡運転時には第1の蒸気流路の開閉装
置を閉じ、蒸気タービンの定常運転時には第1の蒸気流
路の開閉装置を閉じかつ第2の蒸気流路の開閉装置を開
くように構成したことによシ、内。
外ケーシングを備えた二重ケーシングの蒸気タービンで
、かつ高温、高圧の蒸気タービンでおって、しかも起動
、停止を頻繁に行う蒸気タービンでおっても、各運転状
態における内、外ケーシングの肉厚方向の温度勾配を緩
和することができるので、熱応力を確実に抑制し得る効
果がある。
、かつ高温、高圧の蒸気タービンでおって、しかも起動
、停止を頻繁に行う蒸気タービンでおっても、各運転状
態における内、外ケーシングの肉厚方向の温度勾配を緩
和することができるので、熱応力を確実に抑制し得る効
果がある。
第1図は超高温、高圧蒸気タービンの蒸気入口管をフェ
ライト系耐熱鋼とオーステナイト系耐熱鋼で作った場合
の過渡運転時の熱応力変化を示す図、第2図は本発明の
第1の実施例を示す一部縦断面図、第3図は本発明の第
2の、実施例を示す一部縦断面図である。 l・・・内ケーシング、2・・・外ケーシング、3・・
・主蒸気管、7・・・ロータ、11・・・抽気孔、12
・・・吹き出し孔、13・・・排気孔、14・・・内、
外ケーシング間の空間部の区画壁、17・・・開閉装置
、18・・・旋回羽根、19.20・・・蒸気出口孔、
21.22・・・開閉装置、23・・・主蒸気、24・
・・主蒸気の一部としての抽気蒸気、25・・・排気蒸
気、26・・・冷却蒸気、3′・・・主蒸気配管、27
・・・バイパス管、28゜35・・・開閉装置としての
流量制御弁、31・・・蒸気流入孔、32.32’・・
・蒸気出口孔、33.33’・・・蒸気出口配管、34
・・・外部配管、36・・・主蒸気の一部、37・・・
冷却蒸気。 代理人 弁理士 秋本正実 高1図 弔2図
ライト系耐熱鋼とオーステナイト系耐熱鋼で作った場合
の過渡運転時の熱応力変化を示す図、第2図は本発明の
第1の実施例を示す一部縦断面図、第3図は本発明の第
2の、実施例を示す一部縦断面図である。 l・・・内ケーシング、2・・・外ケーシング、3・・
・主蒸気管、7・・・ロータ、11・・・抽気孔、12
・・・吹き出し孔、13・・・排気孔、14・・・内、
外ケーシング間の空間部の区画壁、17・・・開閉装置
、18・・・旋回羽根、19.20・・・蒸気出口孔、
21.22・・・開閉装置、23・・・主蒸気、24・
・・主蒸気の一部としての抽気蒸気、25・・・排気蒸
気、26・・・冷却蒸気、3′・・・主蒸気配管、27
・・・バイパス管、28゜35・・・開閉装置としての
流量制御弁、31・・・蒸気流入孔、32.32’・・
・蒸気出口孔、33.33’・・・蒸気出口配管、34
・・・外部配管、36・・・主蒸気の一部、37・・・
冷却蒸気。 代理人 弁理士 秋本正実 高1図 弔2図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、内ケーシングと外ケーシングとを備えた蒸気タービ
ンの二重ケーシングにおいて、前記内ケーシングと外ケ
ー7/グ間の空間部を区画壁により、内ケーシングの外
面に沿って主蒸気の一部を流通させ得る第1の蒸気流路
と、外ケーシングの内面に沿って冷却蒸気を流通させ得
る第2の蒸気流路とに区画し、前記第1.第2の蒸気流
路にそれぞれ開閉装置を設けるとともに、蒸気タービン
の過渡運転時には第1の蒸気流路の開閉装置を開きかつ
第2の蒸気流路の開閉装置を閉じ、蒸気タービンの定常
運転時には第1の蒸気流路の開閉装置を閉じかつ第2の
蒸気流路の開閉装置を開くように構成したことを特徴と
する蒸気タービンの二重ケーシングの熱応力制御装置。 λ 前記第1.第2の蒸気流路の開閉装置は、蒸気圧力
によシ開閉するように構成されていることを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載の蒸気タービンの二重ケーシ
ングの熱応力制御装置。 & 前記第1.第2の蒸気流路は、旋回羽根を有してい
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の蒸気タ
ービンの二重ケーシングの熱応力制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1330384A JPS60159310A (ja) | 1984-01-30 | 1984-01-30 | 蒸気タ−ビンの二重ケ−シングの熱応力制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1330384A JPS60159310A (ja) | 1984-01-30 | 1984-01-30 | 蒸気タ−ビンの二重ケ−シングの熱応力制御装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60159310A true JPS60159310A (ja) | 1985-08-20 |
Family
ID=11829409
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1330384A Pending JPS60159310A (ja) | 1984-01-30 | 1984-01-30 | 蒸気タ−ビンの二重ケ−シングの熱応力制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60159310A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08277703A (ja) * | 1995-04-05 | 1996-10-22 | Toshiba Corp | 蒸気タービンのケーシング冷却装置 |
US7065968B2 (en) | 2003-10-06 | 2006-06-27 | Hitachi, Ltd. | Steam turbine |
EP2112335A1 (de) * | 2008-04-21 | 2009-10-28 | Siemens Aktiengesellschaft | Dampfturbine mit Kühlvorrichtung |
-
1984
- 1984-01-30 JP JP1330384A patent/JPS60159310A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08277703A (ja) * | 1995-04-05 | 1996-10-22 | Toshiba Corp | 蒸気タービンのケーシング冷却装置 |
US7065968B2 (en) | 2003-10-06 | 2006-06-27 | Hitachi, Ltd. | Steam turbine |
EP2112335A1 (de) * | 2008-04-21 | 2009-10-28 | Siemens Aktiengesellschaft | Dampfturbine mit Kühlvorrichtung |
US20110116915A1 (en) * | 2008-04-21 | 2011-05-19 | Andreas Ulma | Steam Turbine Having a Cooling Apparatus |
US8740555B2 (en) * | 2008-04-21 | 2014-06-03 | Siemens Aktiengesellschaft | Steam turbine having a cooling apparatus |
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