JPS62157210A - 蒸気タ−ビン - Google Patents
蒸気タ−ビンInfo
- Publication number
- JPS62157210A JPS62157210A JP29343185A JP29343185A JPS62157210A JP S62157210 A JPS62157210 A JP S62157210A JP 29343185 A JP29343185 A JP 29343185A JP 29343185 A JP29343185 A JP 29343185A JP S62157210 A JPS62157210 A JP S62157210A
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- Japan
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- turbine
- steam
- load
- temperature
- cooling steam
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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】
(発明の技術分野)
本発明は高温高圧の流入蒸気によって駆動される大容量
の高中圧対向流型再熱タービンにおいて、ロータと羽根
植込部及びノズルダイヤフラム内輪の冷却機構に関する
。
の高中圧対向流型再熱タービンにおいて、ロータと羽根
植込部及びノズルダイヤフラム内輪の冷却機構に関する
。
近年製作されている蒸気タービンは大容量化が進み、羽
根の有効長と幅が増大してきたため、羽根の遠心力は著
しく大きなものとなっている。
根の有効長と幅が増大してきたため、羽根の遠心力は著
しく大きなものとなっている。
従って、羽根植込部及びロータに作用する遠心応力も増
大し、しかも再熱蒸気温度の高温化に伴い、材料の許容
応力が低下するため、これらの部分は厳しい応力にざら
されることになる。
大し、しかも再熱蒸気温度の高温化に伴い、材料の許容
応力が低下するため、これらの部分は厳しい応力にざら
されることになる。
特に再熱タービンの入口ないし前半の高温段落では、高
圧タービンに比べて蒸気圧力が低く、従って羽根有効長
が長くなっているため、遠心力が増大し、ロータ、羽根
植込部、ノズルダイヤフラム内輪は高い応力状態にざら
されることになり、冷却が必要となる。
圧タービンに比べて蒸気圧力が低く、従って羽根有効長
が長くなっているため、遠心力が増大し、ロータ、羽根
植込部、ノズルダイヤフラム内輪は高い応力状態にざら
されることになり、冷却が必要となる。
このような強度の低下に対処して、羽根植込部、ロータ
、ノズルダイヤフラム内輪の信頼性を保持するため、高
圧タービン初段で漏洩して中間グランドへ流入する蒸気
を利用した再熱タービン内部クーリングが従来から行な
われている。
、ノズルダイヤフラム内輪の信頼性を保持するため、高
圧タービン初段で漏洩して中間グランドへ流入する蒸気
を利用した再熱タービン内部クーリングが従来から行な
われている。
次に、再熱タービンの内部クーリングの機構を説明する
。
。
第4図は高中圧対向流型蒸気再熱タービンの中間グラン
ド部付近の概略構成を示すもので、矢印1及び2はそれ
ぞれ主蒸気及び再熱蒸気の流れを示している。
ド部付近の概略構成を示すもので、矢印1及び2はそれ
ぞれ主蒸気及び再熱蒸気の流れを示している。
、高圧初段3で漏洩し、中間グランド人口4から中間グ
ランドへ流入した蒸気5はその入口状態が、高圧初段3
で膨張した後のものであるため、蒸気圧力P 、温度T
5は主蒸気の圧力P1、温度T)より低い。また、この
漏洩蒸気5が中間グランド出口6から流出するときの出
口圧力P[は再熱タービン入ロ圧力PR程度まで低下す
るため、中間グランド出口温度TEは中間グランド入口
温度TSよりざらに低下する。この漏洩蒸気5は下流側
ノズルラビリンスフィン7aを通って、再熱タービン初
段落へ低温蒸気5aとして流入する。
ランドへ流入した蒸気5はその入口状態が、高圧初段3
で膨張した後のものであるため、蒸気圧力P 、温度T
5は主蒸気の圧力P1、温度T)より低い。また、この
漏洩蒸気5が中間グランド出口6から流出するときの出
口圧力P[は再熱タービン入ロ圧力PR程度まで低下す
るため、中間グランド出口温度TEは中間グランド入口
温度TSよりざらに低下する。この漏洩蒸気5は下流側
ノズルラビリンスフィン7aを通って、再熱タービン初
段落へ低温蒸気5aとして流入する。
この低温蒸気5aの一部は羽根先端方向に流出するが、
第5図に示すように流路に設けられたシールフィン9a
に阻止されるので、大部分の低温蒸気は羽根植込部10
に設けられたバランスホール11へ流入する。この流入
蒸気はさらにその一部がシールフィン9bを経て羽根先
端方向へ流出し、残部の低温蒸気12がロータ表面に沿
って次の段落へ流入することになる。その際、この低温
蒸気12により羽根植込部10を冷却し、ざらにロータ
表面を低温蒸気12が流通するので、遠心応力が集中す
るロータ付根部13、ノズルダイヤフラム内輪14を冷
却することにより、羽根とロータの強度低下を防止する
ようにしている。
第5図に示すように流路に設けられたシールフィン9a
に阻止されるので、大部分の低温蒸気は羽根植込部10
に設けられたバランスホール11へ流入する。この流入
蒸気はさらにその一部がシールフィン9bを経て羽根先
端方向へ流出し、残部の低温蒸気12がロータ表面に沿
って次の段落へ流入することになる。その際、この低温
蒸気12により羽根植込部10を冷却し、ざらにロータ
表面を低温蒸気12が流通するので、遠心応力が集中す
るロータ付根部13、ノズルダイヤフラム内輪14を冷
却することにより、羽根とロータの強度低下を防止する
ようにしている。
しかしながら、最近の蒸気タービンでは一段と大容量化
が進み、しかも高効率を維持するためには、主蒸気温度
および再熱蒸気温度をさらに高温にする必要があるが、
そうすると、高中圧対向流型再熱蒸気タービンの中間グ
ランド入口温度T’S、ひいては出口温度T、も高くな
り、冷却効果を失うおそれがある。
が進み、しかも高効率を維持するためには、主蒸気温度
および再熱蒸気温度をさらに高温にする必要があるが、
そうすると、高中圧対向流型再熱蒸気タービンの中間グ
ランド入口温度T’S、ひいては出口温度T、も高くな
り、冷却効果を失うおそれがある。
また、低負荷時の効率向上を図る目的で、部分負荷にお
ける主蒸気圧力と給水圧力を低下させることにより、起
動停止特性を向上させる変圧運転を採用した場合には、
中間グランド入口温度T3は、中間グランド人口4のエ
ンタルピーが負荷の減少に伴なって増加するので、負荷
の増加と共に上昇することになる。
ける主蒸気圧力と給水圧力を低下させることにより、起
動停止特性を向上させる変圧運転を採用した場合には、
中間グランド入口温度T3は、中間グランド人口4のエ
ンタルピーが負荷の減少に伴なって増加するので、負荷
の増加と共に上昇することになる。
その結果、特に低負荷域で冷却効果を失い、再熱タービ
ンのロータ]5、羽根植込部10、ノズルダイヤフラム
内輪14の温度も上昇し、羽根植込部10が破損したり
、ロータ付根部13や中心部にクラックが発生し、破壊
につながる危険性がある。この傾向は特に大容量の高中
圧対向流型再熱蒸気タービンで変圧運転を行った場合の
低負荷時において著しい。
ンのロータ]5、羽根植込部10、ノズルダイヤフラム
内輪14の温度も上昇し、羽根植込部10が破損したり
、ロータ付根部13や中心部にクラックが発生し、破壊
につながる危険性がある。この傾向は特に大容量の高中
圧対向流型再熱蒸気タービンで変圧運転を行った場合の
低負荷時において著しい。
第6図は変圧タービンにおける負荷変化による再熱ター
ビンの第1段落及び第2段落の植込部及びロータの根元
部の温度変化の様子を示す。
ビンの第1段落及び第2段落の植込部及びロータの根元
部の温度変化の様子を示す。
TDOVE−F = TDOVE−3はそれぞれ再熱タ
ービン第1段落、第2段落の植込部の温度変化を、また
、TRTR、F 、TRTR、Sはそれぞれ再熱タービ
ン第1段落、第2段落のロータ根元部の温度変化を示す
。図中、TRは再熱蒸気温度、Tallowは材料に基
づく許容温度である。また、L点は再熱タービン第2段
落のロータ根元部の温度が材料の許容温度を越える時の
負荷を示し、M点は最小負荷運転時を示す。
ービン第1段落、第2段落の植込部の温度変化を、また
、TRTR、F 、TRTR、Sはそれぞれ再熱タービ
ン第1段落、第2段落のロータ根元部の温度変化を示す
。図中、TRは再熱蒸気温度、Tallowは材料に基
づく許容温度である。また、L点は再熱タービン第2段
落のロータ根元部の温度が材料の許容温度を越える時の
負荷を示し、M点は最小負荷運転時を示す。
負荷の減少に伴って各部の温度が上昇するのは、中間グ
ランドの入口温度が高圧初段出口エンタルピーの増加に
より上昇するためである。再熱タービン第2段落の植込
部の温度T DOVE −Sは再熱タービン第2段落の
主流の蒸気が再熱タービン第1段落で膨張した後の蒸気
であるため、温度が低いので、この影響により再熱ター
ビン第1段落の植込部の温度”DOVE−Fより低い。
ランドの入口温度が高圧初段出口エンタルピーの増加に
より上昇するためである。再熱タービン第2段落の植込
部の温度T DOVE −Sは再熱タービン第2段落の
主流の蒸気が再熱タービン第1段落で膨張した後の蒸気
であるため、温度が低いので、この影響により再熱ター
ビン第1段落の植込部の温度”DOVE−Fより低い。
しかしノズルラビリンスやノズルダイヤフラムとロータ
との間、ざらにバランスホール部を蒸気が旋回して流れ
る間の摩擦によりエンタルピの上昇が生じ、冷却蒸気が
下流側に行くに従ってエンタルピが増加することにより
、ロータ根元部の温度は再熱タービン第2段落のロータ
根元部の温度TRTR−3の方が、羽根植込部とは逆に
、再熱タービン第1段落のロータ根元部の温度T
より高く、M点で示TR−F す最小負荷運転時では再熱タービン第2段落のロータ根
元部が応力的に最も厳しくなり、第6図に示すように材
料の許容温度T を越すおそれllow が必った。
との間、ざらにバランスホール部を蒸気が旋回して流れ
る間の摩擦によりエンタルピの上昇が生じ、冷却蒸気が
下流側に行くに従ってエンタルピが増加することにより
、ロータ根元部の温度は再熱タービン第2段落のロータ
根元部の温度TRTR−3の方が、羽根植込部とは逆に
、再熱タービン第1段落のロータ根元部の温度T
より高く、M点で示TR−F す最小負荷運転時では再熱タービン第2段落のロータ根
元部が応力的に最も厳しくなり、第6図に示すように材
料の許容温度T を越すおそれllow が必った。
本発明は背景技術における上述のごとき欠点を除去すべ
くなされたもので、主蒸気温度の高温化に伴い、許容応
力低下が著しい場合、全運転負荷に亘ってその強度を許
容限度内に保持することを目的とする。
くなされたもので、主蒸気温度の高温化に伴い、許容応
力低下が著しい場合、全運転負荷に亘ってその強度を許
容限度内に保持することを目的とする。
本発明の蒸気タービンは再熱タービン段落への冷却蒸気
を高圧タービンから取り出し、冷却蒸気導入管を通して
再熱タービン段落に導くようにした対向流型再熱タービ
ンにおいて、前記冷却蒸気導入管の途中に設けた冷却蒸
気制御弁の開度を、負荷が設定値以下に低下した場合に
関数発生器からの信号に基づぎ制御する系統を有するこ
とを特徴とする。
を高圧タービンから取り出し、冷却蒸気導入管を通して
再熱タービン段落に導くようにした対向流型再熱タービ
ンにおいて、前記冷却蒸気導入管の途中に設けた冷却蒸
気制御弁の開度を、負荷が設定値以下に低下した場合に
関数発生器からの信号に基づぎ制御する系統を有するこ
とを特徴とする。
以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第1図において符号16は高圧タービン、17は中圧タ
ービン、18は低圧タービン、19は発電機を示す。高
圧タービン16と中圧タービン17は一つのケーシング
の中に納められている。
ービン、18は低圧タービン、19は発電機を示す。高
圧タービン16と中圧タービン17は一つのケーシング
の中に納められている。
高圧タービン16の冷却蒸気取り出し口20と中圧ター
ビン17の間を結ぶ冷却蒸気抽気管21の途中には冷却
蒸気制御弁22が設置されている。
ビン17の間を結ぶ冷却蒸気抽気管21の途中には冷却
蒸気制御弁22が設置されている。
また、発電機1つには負荷検出器24を設置し、その負
荷変化に応じて、冷却蒸気制御弁22のバルブ開度を制
御する関数発生器25が負荷検出器24と冷却蒸気制御
弁22の間に設置されている。
荷変化に応じて、冷却蒸気制御弁22のバルブ開度を制
御する関数発生器25が負荷検出器24と冷却蒸気制御
弁22の間に設置されている。
第2図は関数発生器25に内蔵されている負荷対冷却蒸
気制御弁開度関数を示す。
気制御弁開度関数を示す。
冷却蒸気抽気管21の下流端は、第3図に示すように、
再熱タービン第2段落の上流側に開口しており、高圧タ
ービン16より抽気され、冷却蒸気制御弁22を経由し
た冷却蒸気26は矢印のように流れて再熱タービンの第
1段落と第2段落を冷却する。
再熱タービン第2段落の上流側に開口しており、高圧タ
ービン16より抽気され、冷却蒸気制御弁22を経由し
た冷却蒸気26は矢印のように流れて再熱タービンの第
1段落と第2段落を冷却する。
なお、第3図において第1図におけると同一部材は同一
の符号にサラフィックス(aは第1段落、bは第2段落
を意味する)を付して示されている。
の符号にサラフィックス(aは第1段落、bは第2段落
を意味する)を付して示されている。
上述のように構成した本発明の蒸気タービンにおいては
、発電機19に設置した負荷検出器24により、負荷の
情報を得ながら、第2図に示す冷却蒸気制御弁22のバ
ルブ開度関数を示す信号を関数発生器25より冷却蒸気
制御弁22へ伝達することにより、冷却蒸気制御弁22
のバルブ開度を負荷に対し制御する。
、発電機19に設置した負荷検出器24により、負荷の
情報を得ながら、第2図に示す冷却蒸気制御弁22のバ
ルブ開度関数を示す信号を関数発生器25より冷却蒸気
制御弁22へ伝達することにより、冷却蒸気制御弁22
のバルブ開度を負荷に対し制御する。
なお、第2図中のM点と1点は第5図におけると同様に
最小負荷運転時と、再熱タービン第2段落のロータ根元
部15bの温度が材料の許容温度を越える時の負荷を示
す。また、N点は冷却蒸気制御弁22の開度が全開とな
る負荷点を示す。
最小負荷運転時と、再熱タービン第2段落のロータ根元
部15bの温度が材料の許容温度を越える時の負荷を示
す。また、N点は冷却蒸気制御弁22の開度が全開とな
る負荷点を示す。
すなわち、再熱タービン高温段落、特に再熱タービン第
2段落のロータ根元部15bを冷却するのに必要な冷却
蒸気量は、高負荷域では再熱タービン内部クーリングだ
けでも材料の許容温度以下に押えられるので、冷却蒸気
制御弁22は閉じておき、材料の応力が厳しくなり始め
るN点以下に負荷が低下した場合には、再熱タービン内
部クーリングだけではロータ根元部15bの冷却が充分
達成できない負荷範囲(M点〜N点)において補助的に
冷却蒸気制御弁22を関数発生器25の信号により開け
、タービン高温段落の羽根植込部10及びロータ根元部
15の温度が材料の許容温度を越えないように冷却蒸気
26を流すことを特徴とする。
2段落のロータ根元部15bを冷却するのに必要な冷却
蒸気量は、高負荷域では再熱タービン内部クーリングだ
けでも材料の許容温度以下に押えられるので、冷却蒸気
制御弁22は閉じておき、材料の応力が厳しくなり始め
るN点以下に負荷が低下した場合には、再熱タービン内
部クーリングだけではロータ根元部15bの冷却が充分
達成できない負荷範囲(M点〜N点)において補助的に
冷却蒸気制御弁22を関数発生器25の信号により開け
、タービン高温段落の羽根植込部10及びロータ根元部
15の温度が材料の許容温度を越えないように冷却蒸気
26を流すことを特徴とする。
このように、冷却蒸気制御弁22を第2図に示すように
負荷に応じた関数の信号により制御すれば、第5図の二
点鎖線で示すように、各部の温度を材料の許容温度以下
に押えることができ、また冷却蒸気抽気管21より流入
させる冷却蒸気26も必要最小限にすることができ、タ
ービンの部分負荷時の性能低下を防ぐことができる。
負荷に応じた関数の信号により制御すれば、第5図の二
点鎖線で示すように、各部の温度を材料の許容温度以下
に押えることができ、また冷却蒸気抽気管21より流入
させる冷却蒸気26も必要最小限にすることができ、タ
ービンの部分負荷時の性能低下を防ぐことができる。
ざらに負荷遮断時には、冷却蒸気制御弁22を瞬時に閉
じることにより、冷却蒸気の流れを遮断し、タービンの
加速防止の役目を果たさせることができる。
じることにより、冷却蒸気の流れを遮断し、タービンの
加速防止の役目を果たさせることができる。
(発明の効果)
以上説明したように、本発明の蒸気タービンにおいては
、負荷信号に応じてバルブ開度を制御することにより、
大容量の対向流型再熱蒸気タービンの高温段落の冷却を
確実に行うことができ、タービンの信頼性を確実に向上
させることができる。
、負荷信号に応じてバルブ開度を制御することにより、
大容量の対向流型再熱蒸気タービンの高温段落の冷却を
確実に行うことができ、タービンの信頼性を確実に向上
させることができる。
第1図は本発明の実施例を示す高中圧対向流型再熱蒸気
タービンの系統図、第2図は第1図における関数発生器
の作動を示すグラフ、第3図は第1図における中圧ター
ビンの一部を拡大して示す縦断面図、第4図は高中圧対
向流型再熱タービンの中間グランド部を示す縦断面図、
第5図は第4図におけるシールフィンの近傍を拡大して
示す縦断面図、第6図は従来および本発明の再熱タービ
ン各部における負荷に対する温度変化の様子を示すグラ
フである。 1・・・主蒸気 2・・・再熱蒸気 3・・・高圧タービン第1段落 4・・・中間グランド入口 6・・・中間グランド出口 ア・・・ノズルラビリンス 9a、9b・・・シールフィン 10・・・羽根植込部 11・・・バランスホール 13・・・ロータ付根部 14・・・ノズルダイヤフラム内輪 15・・・ロータ根元部 20・・・冷却蒸気取出し口 21・・・冷却蒸気抽気管 22・・・冷却蒸気制御弁 24・・・負荷検出器 25・・・関数発生器 TDOVE、 F ”再熱タービン第1段落植込部の負
荷に対する温度変化 T :再熱タービン第1段落ロータ根元部R丁R,
F の負荷に対する温度変化 T :再熱タービン第2段落ロータ根元部R丁R,
S の負荷に対する温度変化 TR:再熱蒸気温度 ’allo’ ”材料の特性に基づく許容温度代理人
弁理士 則 近 憲 缶 周 三俣弘文 第1図 第2図 第5図
タービンの系統図、第2図は第1図における関数発生器
の作動を示すグラフ、第3図は第1図における中圧ター
ビンの一部を拡大して示す縦断面図、第4図は高中圧対
向流型再熱タービンの中間グランド部を示す縦断面図、
第5図は第4図におけるシールフィンの近傍を拡大して
示す縦断面図、第6図は従来および本発明の再熱タービ
ン各部における負荷に対する温度変化の様子を示すグラ
フである。 1・・・主蒸気 2・・・再熱蒸気 3・・・高圧タービン第1段落 4・・・中間グランド入口 6・・・中間グランド出口 ア・・・ノズルラビリンス 9a、9b・・・シールフィン 10・・・羽根植込部 11・・・バランスホール 13・・・ロータ付根部 14・・・ノズルダイヤフラム内輪 15・・・ロータ根元部 20・・・冷却蒸気取出し口 21・・・冷却蒸気抽気管 22・・・冷却蒸気制御弁 24・・・負荷検出器 25・・・関数発生器 TDOVE、 F ”再熱タービン第1段落植込部の負
荷に対する温度変化 T :再熱タービン第1段落ロータ根元部R丁R,
F の負荷に対する温度変化 T :再熱タービン第2段落ロータ根元部R丁R,
S の負荷に対する温度変化 TR:再熱蒸気温度 ’allo’ ”材料の特性に基づく許容温度代理人
弁理士 則 近 憲 缶 周 三俣弘文 第1図 第2図 第5図
Claims (4)
- (1)再熱タービン段落への冷却蒸気を高圧タービンか
ら取り出し、冷却蒸気導入管を通して再熱タービン段落
に導くようにした対向流型再熱タービンにおいて、前記
冷却蒸気導入管の途中に設けた冷却蒸気制御弁の開度を
、負荷が設定値以下に低下した場合に関数発生器からの
信号に基づき制御する系統を有することを特徴とする蒸
気タービン。 - (2)冷却蒸気を隣接プラントから取り出すことを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の蒸気タービン。 - (3)負荷を発電機出力とす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。 - (4)負荷遮断時には冷却蒸気制御弁を急閉するよう構
成した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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29343185A JPS62157210A (ja) | 1985-12-28 | 1985-12-28 | 蒸気タ−ビン |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29343185A JPS62157210A (ja) | 1985-12-28 | 1985-12-28 | 蒸気タ−ビン |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62157210A true JPS62157210A (ja) | 1987-07-13 |
Family
ID=17794666
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP29343185A Pending JPS62157210A (ja) | 1985-12-28 | 1985-12-28 | 蒸気タ−ビン |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62157210A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04121401U (ja) * | 1991-04-16 | 1992-10-29 | 三菱重工業株式会社 | 蒸気タービンロータの冷却装置 |
JP2005240727A (ja) * | 2004-02-27 | 2005-09-08 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 衝動型軸流タービン |
JP2011038519A (ja) * | 2009-08-17 | 2011-02-24 | General Electric Co <Ge> | 蒸気タービンの効率及び漏出を測定するシステム及び方法 |
-
1985
- 1985-12-28 JP JP29343185A patent/JPS62157210A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04121401U (ja) * | 1991-04-16 | 1992-10-29 | 三菱重工業株式会社 | 蒸気タービンロータの冷却装置 |
JP2005240727A (ja) * | 2004-02-27 | 2005-09-08 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 衝動型軸流タービン |
JP2011038519A (ja) * | 2009-08-17 | 2011-02-24 | General Electric Co <Ge> | 蒸気タービンの効率及び漏出を測定するシステム及び方法 |
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