JP2954797B2 - 蒸気タ−ビンの強制冷却装置 - Google Patents
蒸気タ−ビンの強制冷却装置Info
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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- F01D25/00—Component parts, details, or accessories, not provided for in, or of interest apart from, other groups
- F01D25/08—Cooling; Heating; Heat-insulation
- F01D25/12—Cooling
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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
- F01D21/00—Shutting-down of machines or engines, e.g. in emergency; Regulating, controlling, or safety means not otherwise provided for
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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- 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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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
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- Control Of Turbines (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、蒸気タービンの停止直
後の高温状態にある蒸気タービンの強制冷却装置に係わ
り、特に多重ケーシング構造より成るタービンを安全且
つ迅速に冷却する蒸気タービンの強制冷却装置に関す
る。
後の高温状態にある蒸気タービンの強制冷却装置に係わ
り、特に多重ケーシング構造より成るタービンを安全且
つ迅速に冷却する蒸気タービンの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９に示す如く、
高圧タービン１と中圧タービン２と低圧タービン３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。
高圧タービン１と中圧タービン２と低圧タービン３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の蒸気導入部からこの高圧タービン１内に導入され
仕事をさせる。そして、高圧タービン１の蒸気排気部か
ら高圧タービン排気管７に排気された蒸気は、再熱器Ｂ
にて再熱された蒸気を組合せ再熱弁８を介して中圧ター
ビン２の再蒸気導入部からこの中圧タービン２内に導入
されて仕事をさせる。さらに、中圧タービン２の蒸気排
気部からクロスオーバ管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。
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の蒸気導入部からこの高圧タービン１内に導入され
仕事をさせる。そして、高圧タービン１の蒸気排気部か
ら高圧タービン排気管７に排気された蒸気は、再熱器Ｂ
にて再熱された蒸気を組合せ再熱弁８を介して中圧ター
ビン２の再蒸気導入部からこの中圧タービン２内に導入
されて仕事をさせる。さらに、中圧タービン２の蒸気排
気部からクロスオーバ管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。
【０００４】なお、図中の１１は真空ポンプを示し、こ
れは復水器１０内の真空度を維持するように動作する。
れは復水器１０内の真空度を維持するように動作する。
【０００５】上記した蒸気タービン装置の高圧タービン
の内部の多重ケーシング構造の一例を図１０に示す断面
略図で説明すると、まず、ボイラＡから高圧タービンに
導入される蒸気は、高圧外部ケーシング１２の主蒸気導
入部１２ａに入り、次に高圧内部ケーシング１３に導か
れる。高圧内部ケーシング１３に流入した蒸気は、図示
矢印に示す如く、蒸気通過部を流れて、高圧ロータ１４
に回転力を与えることにより、蒸気の圧力と温度が低下
した後に主蒸気排出部１２ｂから高圧タービン排気管７
を介してボイラの再熱器Ｂに流れる。
の内部の多重ケーシング構造の一例を図１０に示す断面
略図で説明すると、まず、ボイラＡから高圧タービンに
導入される蒸気は、高圧外部ケーシング１２の主蒸気導
入部１２ａに入り、次に高圧内部ケーシング１３に導か
れる。高圧内部ケーシング１３に流入した蒸気は、図示
矢印に示す如く、蒸気通過部を流れて、高圧ロータ１４
に回転力を与えることにより、蒸気の圧力と温度が低下
した後に主蒸気排出部１２ｂから高圧タービン排気管７
を介してボイラの再熱器Ｂに流れる。
【０００６】ところで、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、故障のため解放検査す
る場合、蒸気タービン装置を停止させ、更に高温となっ
た部分を冷却しなければ分解することもできず、点検や
修理が不可能である。このため、蒸気タービン装置を冷
却する装置が必要となる。
期的に点検する場合、あるいは、故障のため解放検査す
る場合、蒸気タービン装置を停止させ、更に高温となっ
た部分を冷却しなければ分解することもできず、点検や
修理が不可能である。このため、蒸気タービン装置を冷
却する装置が必要となる。
【０００７】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から、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、特別の冷却手段を特に必要としない。
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から、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、特別の冷却手段を特に必要としない。
【０００８】一方、ボイラＡから、あるいは、再熱器Ｂ
から５００℃〜６００℃に昇温された主蒸気、あるい
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のうち特に高圧ター
ビンでは、通常の運転中には高圧の蒸気を内部に導入す
るためにケーシングの肉厚を厚くしており、自然放熱に
より分解できる温度に冷えるまでには長時間を要する。
従って、特別の冷却手段により冷却時間を短縮しなけれ
ば、長時間後でないと点検や修理ができず、その間蒸気
タービン装置の運転が不可能となり、電力供給に支障を
来すことにもなる。
から５００℃〜６００℃に昇温された主蒸気、あるい
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のうち特に高圧ター
ビンでは、通常の運転中には高圧の蒸気を内部に導入す
るためにケーシングの肉厚を厚くしており、自然放熱に
より分解できる温度に冷えるまでには長時間を要する。
従って、特別の冷却手段により冷却時間を短縮しなけれ
ば、長時間後でないと点検や修理ができず、その間蒸気
タービン装置の運転が不可能となり、電力供給に支障を
来すことにもなる。
【０００９】そこで、従来は高圧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
器に排出することによって、高圧タービンの冷却時間の
短縮を図っていた（例えば、ＦＯＲＣＥＤＣＯＯＬＩＮ
Ｇ ＯＰＥＲＡＴＩＯＮ ＯＮ ＴＨＥ ＬＭＺ Ｋー
２００ー１３０ ＴＵＲＢＩＮＥ １９７６，ＺＷＡＮ
ＧＡＢＫＵＨＬＵＮＧ ＶＯＮ ＴＵＲＢＩＮＥ ＤＥ
Ｒ ５００ＭＷ ＢＬＯＣＫＥ ＤＵＲＣＨ ＡＮＳＡ
ＵＧＥＮ ＶＯＮ ＬＵＦＴ １９８４）。
置された安全弁から空気を吸い込み、主蒸気管から復水
器に排出することによって、高圧タービンの冷却時間の
短縮を図っていた（例えば、ＦＯＲＣＥＤＣＯＯＬＩＮ
Ｇ ＯＰＥＲＡＴＩＯＮ ＯＮ ＴＨＥ ＬＭＺ Ｋー
２００ー１３０ ＴＵＲＢＩＮＥ １９７６，ＺＷＡＮ
ＧＡＢＫＵＨＬＵＮＧ ＶＯＮ ＴＵＲＢＩＮＥ ＤＥ
Ｒ ５００ＭＷ ＢＬＯＣＫＥ ＤＵＲＣＨ ＡＮＳＡ
ＵＧＥＮ ＶＯＮ ＬＵＦＴ １９８４）。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
タービンの強制冷却装置では、次の問題がある。
タービンの強制冷却装置では、次の問題がある。
【００１１】まず、第１には、従来の技術によれば、通
常運転中に比較的低い温度となっている高圧排気部から
冷却用の空気を導入し、主蒸気導入部から排出させる手
段（例えば、特開昭５６ー３２０１４号公報，特開昭５
６ー１６２２１２号公報，特公平３ー４７２３号公報）
を採用しているが、この手段ではタービンの蒸気通路部
を冷却用の空気がターニング運転中のタービン・ロータ
に対して逆方向から当たるから、冷却に必要な空気が多
量に流れず、タービンの冷却時間の短縮を十分に図るこ
とは困難であるという問題がある。上記従来技術が高圧
排気部から冷却用の空気を導入し、蒸気導入部から排出
させているのは、強制冷却時に発生するかもしれないタ
ービンの熱歪や熱応力を抑制するためと考えられるが、
次の理由からその必要性はない。
常運転中に比較的低い温度となっている高圧排気部から
冷却用の空気を導入し、主蒸気導入部から排出させる手
段（例えば、特開昭５６ー３２０１４号公報，特開昭５
６ー１６２２１２号公報，特公平３ー４７２３号公報）
を採用しているが、この手段ではタービンの蒸気通路部
を冷却用の空気がターニング運転中のタービン・ロータ
に対して逆方向から当たるから、冷却に必要な空気が多
量に流れず、タービンの冷却時間の短縮を十分に図るこ
とは困難であるという問題がある。上記従来技術が高圧
排気部から冷却用の空気を導入し、蒸気導入部から排出
させているのは、強制冷却時に発生するかもしれないタ
ービンの熱歪や熱応力を抑制するためと考えられるが、
次の理由からその必要性はない。
【００１２】すなわち、タービン停止時に５００℃〜６
００℃の高温状態の高圧タービンでも、強制冷却によっ
て１日程度の時間をかけて冷却すれば、部材の疲労をも
たらす程の熱歪みや熱応力が発生することはない。この
ことは完全冷機状態の蒸気タービンを８時間から１６時
間程度の時間をかけて起動し、５００℃〜６００℃まで
上昇する際に発生する熱歪みや熱応力が、許容できる範
囲内にあることからも容易に推察できることである。
００℃の高温状態の高圧タービンでも、強制冷却によっ
て１日程度の時間をかけて冷却すれば、部材の疲労をも
たらす程の熱歪みや熱応力が発生することはない。この
ことは完全冷機状態の蒸気タービンを８時間から１６時
間程度の時間をかけて起動し、５００℃〜６００℃まで
上昇する際に発生する熱歪みや熱応力が、許容できる範
囲内にあることからも容易に推察できることである。
【００１３】従って、特公平３ー４７２３号公報のよう
に主蒸気導入部に接続した空気吸入装置を用いて高圧排
気管部から外気を導入する手段にする必然性はなく、こ
のような手段では、冷却に必要充分な空気流量を流すこ
とができないから、タービンを分解できる温度まで冷却
するためには長時間を要する。
に主蒸気導入部に接続した空気吸入装置を用いて高圧排
気管部から外気を導入する手段にする必然性はなく、こ
のような手段では、冷却に必要充分な空気流量を流すこ
とができないから、タービンを分解できる温度まで冷却
するためには長時間を要する。
【００１４】また、第２には、特公平３ー４７３２号公
報に代表される従来技術では、ロータが内部ケーシング
等の静止部より速く冷却され、両者に伸び差が生じ、タ
ーニング運転中のロータがノズルに接触して損傷を生じ
るという問題がある。すなわち、冷却用の空気は、内部
ケーシング内を通って外部に排出されるために、内部ケ
ーシングよりも表面積が大きく、且つ重量の少ないロー
タとロータに装着されている羽根がより大きな冷却効果
を受け、ロータと羽根が内部ケーシングよりも速く冷却
される。このためにロータは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。
報に代表される従来技術では、ロータが内部ケーシング
等の静止部より速く冷却され、両者に伸び差が生じ、タ
ーニング運転中のロータがノズルに接触して損傷を生じ
るという問題がある。すなわち、冷却用の空気は、内部
ケーシング内を通って外部に排出されるために、内部ケ
ーシングよりも表面積が大きく、且つ重量の少ないロー
タとロータに装着されている羽根がより大きな冷却効果
を受け、ロータと羽根が内部ケーシングよりも速く冷却
される。このためにロータは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。
【００１５】公知の如く、タービンのロータとノズルの
間は通常運転に於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、微少な軸方向（ロータ長
手方向）間隙で相対するように製作されており、強制冷
却時にロータがケーシングよりも速く冷却されれば、ノ
ズルとロータとの伸び差が生じて、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。
間は通常運転に於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、微少な軸方向（ロータ長
手方向）間隙で相対するように製作されており、強制冷
却時にロータがケーシングよりも速く冷却されれば、ノ
ズルとロータとの伸び差が生じて、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。
【００１６】また、高圧タービンでは内部ケーシング内
にノズルを有しており、このノズルとロータに装着した
羽根の外周との間隙や、ロータシャフトとノズル内周に
設けたラビリンスパッキンの間隙も、タービンの通常運
転中に接触しない範囲で、微少な半径方向間隙に製作さ
れている。このため、ケーシングの上・下半に温度差が
生じると、上・下半の熱膨張差によりケーシングは湾曲
し、回転しているロータシャフトが静止しているラビリ
ンスパッキンあるいは羽根外周がノズルと接触して損傷
する可能性がある。
にノズルを有しており、このノズルとロータに装着した
羽根の外周との間隙や、ロータシャフトとノズル内周に
設けたラビリンスパッキンの間隙も、タービンの通常運
転中に接触しない範囲で、微少な半径方向間隙に製作さ
れている。このため、ケーシングの上・下半に温度差が
生じると、上・下半の熱膨張差によりケーシングは湾曲
し、回転しているロータシャフトが静止しているラビリ
ンスパッキンあるいは羽根外周がノズルと接触して損傷
する可能性がある。
【００１７】そこで、本発明は、タービンを短時間で冷
却し、かつ、ターニング運転中にノズル等の静止部との
接触によるロータの損傷を未然に防止する蒸気タービン
の強制冷却装置を提供することを目的とする。
却し、かつ、ターニング運転中にノズル等の静止部との
接触によるロータの損傷を未然に防止する蒸気タービン
の強制冷却装置を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、上半
側ケーシングと下半側ケーシングとからなる外部ケーシ
ングと、この外部ケーシングの内側に設けられる上半側
ケーシングと前記下半側ケーシングとからなる内部ケー
シングと、この内部ケーシングとロータとにより蒸気通
路部を形成し、この蒸気通路部へ蒸気導入部から導入さ
れた蒸気をロータの羽根に噴出させ、内部ケーシング等
の静止部に対して回転部としてのロータに回転力を与え
て蒸気排出部から排出する構成の蒸気タービンをターニ
ング運転中に強制冷却する蒸気タービンの強制冷却装置
において、ターニング運転中に蒸気通路部を第１の冷却
流路とし、外部ケーシングと内部ケーシングとによって
形成される空間を第２の冷却流路として、これらの第１
の冷却流路と第２の冷却流路へ外部の冷却空気を導入し
て外部へ排出する冷却空気導入排出手段と、静止部と回
転部との接触を防止するためにロータと静止部との伸び
差に基づいて第１の冷却流路の冷却空気の流量を制御
し、かつ、上半側ケーシングと下半側ケーシングとの温
度差に基づいて第２の冷却流路の冷却空気の流量を制御
する制御手段とを設けるようにしたものである。また、
請求項２の発明は、上半側ケーシングと下半側ケーシン
グとからなる外部ケーシングと、この外部ケーシングの
内側に設けられる上半側ケーシングと下半側ケーシング
とからなる内部ケーシングと、この内部ケーシングとロ
ータとにより蒸気通路部を形成し、この蒸気通路部へ蒸
気導入部から導入された蒸気をロータの羽根に噴出さ
せ、内部ケーシング等の静止部に対して回転部としての
ロータに回転力を与えて蒸気排出部から排出する構成の
蒸気タービンをターニング運転中に強制冷却する蒸気タ
ービンの強制冷却装置において、ターニング運転中に蒸
気導入部に配置された第１の空気導入手段から蒸気通路
を第１の冷却流路として、通常運転中の蒸気方向と同方
向へ空気が流れるように導入して蒸気排出部に配置され
た空気排出手段から空気を排出すると共に、外部ケーシ
ングに配置された第２の空気導入手段から外部ケーシン
グと内部ケーシングとにより形成される第２の冷却流路
へ空気を導入して空気排出手段から空気を排出する冷却
空気導入排出手段と、静止部と回転部との接触を防止す
るためにロータと静止部との伸び差に基づいて第１の冷
却流路の冷却空気の流量を制御し、かつ、上半側ケーシ
ングと下半側ケーシングとの温度差に基づいて第２の冷
却流路の冷却空気の流量を制御する制御手段とを設ける
ようにしたものである。また、請求項３の発明は、請求
項１または請求項２記載の蒸気タービンの強制冷却装置
において、外部ケーシングと内部ケーシングとにより形
成される空間をロータの軸方向に対して仕切る仕切板に
より区分した構成では、この仕切板に貫通部を形成して
第２の冷却流路とするようにしたものである。また、請
求項４の発明は、請求項１または請求項２記載の蒸気タ
ービンの強制冷却装置において、回転部と静止部との接
触を防止するために配置されたロータと内部ケーシング
との伸び差を検出する手段と、この手段により検出され
た伸び差と予め設定された伸び差とから第１の冷却流路
へ空気を導入して排出する冷却空気導入排出手段に配置
された流量制御弁を開閉制御すると共に、上半側ケーシ
ングと下半側ケーシングとの温度差を検出する手段と、
この手段により検出された温度差と予め設定された温度
差とから第２の冷却流路へ空気を導入して排出する冷却
空気導入排出手段に配置された流量制御弁を開閉制御す
る制御手段を設けるようにしたものである。また、請求
項５の発明は、請求項１または請求項２記載の蒸気ター
ビンの強制冷却装置において、冷却空気導入排出手段に
送風手段と熱交換器を配置して、この熱交換器から導入
する空気の温度を検出して、この空気の温度を制御する
手段を設けるようにしたものである。
側ケーシングと下半側ケーシングとからなる外部ケーシ
ングと、この外部ケーシングの内側に設けられる上半側
ケーシングと前記下半側ケーシングとからなる内部ケー
シングと、この内部ケーシングとロータとにより蒸気通
路部を形成し、この蒸気通路部へ蒸気導入部から導入さ
れた蒸気をロータの羽根に噴出させ、内部ケーシング等
の静止部に対して回転部としてのロータに回転力を与え
て蒸気排出部から排出する構成の蒸気タービンをターニ
ング運転中に強制冷却する蒸気タービンの強制冷却装置
において、ターニング運転中に蒸気通路部を第１の冷却
流路とし、外部ケーシングと内部ケーシングとによって
形成される空間を第２の冷却流路として、これらの第１
の冷却流路と第２の冷却流路へ外部の冷却空気を導入し
て外部へ排出する冷却空気導入排出手段と、静止部と回
転部との接触を防止するためにロータと静止部との伸び
差に基づいて第１の冷却流路の冷却空気の流量を制御
し、かつ、上半側ケーシングと下半側ケーシングとの温
度差に基づいて第２の冷却流路の冷却空気の流量を制御
する制御手段とを設けるようにしたものである。また、
請求項２の発明は、上半側ケーシングと下半側ケーシン
グとからなる外部ケーシングと、この外部ケーシングの
内側に設けられる上半側ケーシングと下半側ケーシング
とからなる内部ケーシングと、この内部ケーシングとロ
ータとにより蒸気通路部を形成し、この蒸気通路部へ蒸
気導入部から導入された蒸気をロータの羽根に噴出さ
せ、内部ケーシング等の静止部に対して回転部としての
ロータに回転力を与えて蒸気排出部から排出する構成の
蒸気タービンをターニング運転中に強制冷却する蒸気タ
ービンの強制冷却装置において、ターニング運転中に蒸
気導入部に配置された第１の空気導入手段から蒸気通路
を第１の冷却流路として、通常運転中の蒸気方向と同方
向へ空気が流れるように導入して蒸気排出部に配置され
た空気排出手段から空気を排出すると共に、外部ケーシ
ングに配置された第２の空気導入手段から外部ケーシン
グと内部ケーシングとにより形成される第２の冷却流路
へ空気を導入して空気排出手段から空気を排出する冷却
空気導入排出手段と、静止部と回転部との接触を防止す
るためにロータと静止部との伸び差に基づいて第１の冷
却流路の冷却空気の流量を制御し、かつ、上半側ケーシ
ングと下半側ケーシングとの温度差に基づいて第２の冷
却流路の冷却空気の流量を制御する制御手段とを設ける
ようにしたものである。また、請求項３の発明は、請求
項１または請求項２記載の蒸気タービンの強制冷却装置
において、外部ケーシングと内部ケーシングとにより形
成される空間をロータの軸方向に対して仕切る仕切板に
より区分した構成では、この仕切板に貫通部を形成して
第２の冷却流路とするようにしたものである。また、請
求項４の発明は、請求項１または請求項２記載の蒸気タ
ービンの強制冷却装置において、回転部と静止部との接
触を防止するために配置されたロータと内部ケーシング
との伸び差を検出する手段と、この手段により検出され
た伸び差と予め設定された伸び差とから第１の冷却流路
へ空気を導入して排出する冷却空気導入排出手段に配置
された流量制御弁を開閉制御すると共に、上半側ケーシ
ングと下半側ケーシングとの温度差を検出する手段と、
この手段により検出された温度差と予め設定された温度
差とから第２の冷却流路へ空気を導入して排出する冷却
空気導入排出手段に配置された流量制御弁を開閉制御す
る制御手段を設けるようにしたものである。また、請求
項５の発明は、請求項１または請求項２記載の蒸気ター
ビンの強制冷却装置において、冷却空気導入排出手段に
送風手段と熱交換器を配置して、この熱交換器から導入
する空気の温度を検出して、この空気の温度を制御する
手段を設けるようにしたものである。
【００１９】請求項１の発明によれば、ロータが静止部
より速く冷却されても、両者の伸び差によりロータと静
止部との軸方向の接触を阻止するようにして第１の冷却
流路へ可能な限りの多量の冷却空気を流す一方、上半側
ケーシングと下半側ケーシングとの温度差による熱膨張
差に起因して上半側ケーシングと下半側ケーシングとが
湾曲してロータと静止部との半径方向の接触を阻止する
ようにして第２の冷却流路へ可能な限りの多量の冷却空
気を流して、この結果、急速、かつ、均一的な冷却によ
って短時間に冷却することができる。また、請求項２の
発明によれば、通常運転時の蒸気の流れと同方向で第１
の冷却流路へ大量の冷却空気を流すことができ、その
上、ロータが静止部より速く冷却されて両者の伸び差に
よりロータと静止部との軸方向の接触を阻止するように
して第１の冷却流路の冷却空気を可能の限り増大させる
上半側ケーシングと下半側ケーシングの温度差による熱
膨張差に起因して上半側ケーシングと下半側ケーシング
が湾曲し、ロータと静止部との半径方向の接触を阻止す
るようにして第２の冷却流路の冷却空気を可能の限り増
大させ、急速、かつ、均一的な冷却によって短時間に冷
却することができる。また、請求項３の発明によれば、
第２の冷却流路へも冷却空気を流して冷却能力を増加さ
せる一方、冷却によって上半側ケーシングと下半側ケー
シングに湾曲が生じて回転部と静止部との接触が生じる
ことのないようにして第２の冷却流路へ可能な限りの大
量の冷却空気が供給される。また、請求項４の発明によ
れば、上半側ケーシングと下半側ケーシングの湾曲が防
止され、ロータと静止部との軸方向に対する半径方向の
接触が回避されるように上半側ケーシングと下半側ケー
シングとの温度差と予め設定された温度差とから第２の
冷却流路へ可能な限り大量の冷却空気が供給され、この
結果、蒸気タービンの冷却時間が大幅に短縮することが
できる。また、請求項５の発明によれば、タービン内部
に過大な熱応力を生じさせない範囲でメタル温度より低
い冷却空気とされ、回転部と静止部とが接触しないよう
にして可能な限りの多量の冷却空気を流して、短時間に
冷却を完了させることができる。
より速く冷却されても、両者の伸び差によりロータと静
止部との軸方向の接触を阻止するようにして第１の冷却
流路へ可能な限りの多量の冷却空気を流す一方、上半側
ケーシングと下半側ケーシングとの温度差による熱膨張
差に起因して上半側ケーシングと下半側ケーシングとが
湾曲してロータと静止部との半径方向の接触を阻止する
ようにして第２の冷却流路へ可能な限りの多量の冷却空
気を流して、この結果、急速、かつ、均一的な冷却によ
って短時間に冷却することができる。また、請求項２の
発明によれば、通常運転時の蒸気の流れと同方向で第１
の冷却流路へ大量の冷却空気を流すことができ、その
上、ロータが静止部より速く冷却されて両者の伸び差に
よりロータと静止部との軸方向の接触を阻止するように
して第１の冷却流路の冷却空気を可能の限り増大させる
上半側ケーシングと下半側ケーシングの温度差による熱
膨張差に起因して上半側ケーシングと下半側ケーシング
が湾曲し、ロータと静止部との半径方向の接触を阻止す
るようにして第２の冷却流路の冷却空気を可能の限り増
大させ、急速、かつ、均一的な冷却によって短時間に冷
却することができる。また、請求項３の発明によれば、
第２の冷却流路へも冷却空気を流して冷却能力を増加さ
せる一方、冷却によって上半側ケーシングと下半側ケー
シングに湾曲が生じて回転部と静止部との接触が生じる
ことのないようにして第２の冷却流路へ可能な限りの大
量の冷却空気が供給される。また、請求項４の発明によ
れば、上半側ケーシングと下半側ケーシングの湾曲が防
止され、ロータと静止部との軸方向に対する半径方向の
接触が回避されるように上半側ケーシングと下半側ケー
シングとの温度差と予め設定された温度差とから第２の
冷却流路へ可能な限り大量の冷却空気が供給され、この
結果、蒸気タービンの冷却時間が大幅に短縮することが
できる。また、請求項５の発明によれば、タービン内部
に過大な熱応力を生じさせない範囲でメタル温度より低
い冷却空気とされ、回転部と静止部とが接触しないよう
にして可能な限りの多量の冷却空気を流して、短時間に
冷却を完了させることができる。
【００２０】
【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。
て説明する。
【００２１】図１は本発明の第１実施例を示す高圧ター
ビンに適用した冷却用空気管系統図である。図におい
て、送風機１５は冷却用空気Ｃを図示省略するフィルタ
を介して大気から高圧タービン１へ送るため吸い込み昇
圧する。熱交換器１６は、送風機１５の圧縮作用により
昇圧された空気をタービン内部に過大な熱応力を生じさ
せない範囲で、メタル温度より充分低温の冷却空気とす
る。
ビンに適用した冷却用空気管系統図である。図におい
て、送風機１５は冷却用空気Ｃを図示省略するフィルタ
を介して大気から高圧タービン１へ送るため吸い込み昇
圧する。熱交換器１６は、送風機１５の圧縮作用により
昇圧された空気をタービン内部に過大な熱応力を生じさ
せない範囲で、メタル温度より充分低温の冷却空気とす
る。
【００２２】熱交換器１６の出口側は、２系統に分岐さ
れ、一方の接続管１７は蒸気加減弁出口側の主蒸気管４
に接続しており、この一方の接続管１７には、止め弁１
８および流量制御弁１９を配設している。熱交換器１６
の出口側で分岐する２系統の他方の接続管は、高圧ター
ビン１の高圧外部ケーシング１２の上半側に設けた冷却
空気上半導入孔２０および下半側に設けた冷却空気下半
導入孔２１に接続し、止め弁２２と流量制御弁２３，２
４を配設している。この止め弁１８と止め弁２２は強制
冷却を開始する直前に開かれる。
れ、一方の接続管１７は蒸気加減弁出口側の主蒸気管４
に接続しており、この一方の接続管１７には、止め弁１
８および流量制御弁１９を配設している。熱交換器１６
の出口側で分岐する２系統の他方の接続管は、高圧ター
ビン１の高圧外部ケーシング１２の上半側に設けた冷却
空気上半導入孔２０および下半側に設けた冷却空気下半
導入孔２１に接続し、止め弁２２と流量制御弁２３，２
４を配設している。この止め弁１８と止め弁２２は強制
冷却を開始する直前に開かれる。
【００２３】流量制御弁１９は、主蒸気管４を介して内
部ケーシングの内部、すなわち、蒸気通路部を流れる冷
却空気の流量を制御するもので、流量制御弁２３は外部
ケーシングと内部ケーシングの間を流れる冷却空気う
ち、上半側に流れる空気の流量を制御するもので、流量
制御弁２４は同じく外部ケーシングと内部ケーシングの
間を流れる冷却空気のうち、下半側に流れる空気の流量
を制御する目的で設置している。
部ケーシングの内部、すなわち、蒸気通路部を流れる冷
却空気の流量を制御するもので、流量制御弁２３は外部
ケーシングと内部ケーシングの間を流れる冷却空気う
ち、上半側に流れる空気の流量を制御するもので、流量
制御弁２４は同じく外部ケーシングと内部ケーシングの
間を流れる冷却空気のうち、下半側に流れる空気の流量
を制御する目的で設置している。
【００２４】高圧タービン排気管７に設けた冷却空気排
出管２５と冷却空気排出弁２６は、高圧タービン１を強
制冷却するときに使用するもので、送風機１５によって
高圧タービン１内に押し込まれた冷却空気は冷却空気排
出弁２６を開くことにより、冷却空気排出口Ｄから排出
される。
出管２５と冷却空気排出弁２６は、高圧タービン１を強
制冷却するときに使用するもので、送風機１５によって
高圧タービン１内に押し込まれた冷却空気は冷却空気排
出弁２６を開くことにより、冷却空気排出口Ｄから排出
される。
【００２５】ケーシング上半メタル温度検出熱電対２７
は、高圧外部ケーシング１２と高圧内部ケーシング１３
の温度を検出する。ケーシング下半メタル温度検出熱電
対２８は、高圧外部ケーシング１２と高圧内部ケーシン
グ１３の温度を検出する。
は、高圧外部ケーシング１２と高圧内部ケーシング１３
の温度を検出する。ケーシング下半メタル温度検出熱電
対２８は、高圧外部ケーシング１２と高圧内部ケーシン
グ１３の温度を検出する。
【００２６】なお、図１に示す実施例は、送風機１５に
よって昇圧された空気をタービン内に強制的に押し込む
ようにしているが、タービン内部を負圧に保って空気を
強制的に吸い込む場合には、図１の送風機１５の代わり
に、冷却空気排出口部Ｄを真空ポンプ１１あるいはエゼ
クタ等に接続することによって構成される。
よって昇圧された空気をタービン内に強制的に押し込む
ようにしているが、タービン内部を負圧に保って空気を
強制的に吸い込む場合には、図１の送風機１５の代わり
に、冷却空気排出口部Ｄを真空ポンプ１１あるいはエゼ
クタ等に接続することによって構成される。
【００２７】上記した図１の構成の強制冷却系統では、
強制冷却時、図２に示すタービンの内部の略図の如く、
図１に示す止め弁１８と止め弁２２に開かれた後に、流
量制御弁２３、流量制御弁２４を介して冷却空気上半導
入孔２０、冷却空気下半導入孔２１から冷却空気が図示
黒い矢印方向に高圧外部ケーシング１２と高圧内部ケー
シング１３により形成される空間を冷却流路として流れ
る。
強制冷却時、図２に示すタービンの内部の略図の如く、
図１に示す止め弁１８と止め弁２２に開かれた後に、流
量制御弁２３、流量制御弁２４を介して冷却空気上半導
入孔２０、冷却空気下半導入孔２１から冷却空気が図示
黒い矢印方向に高圧外部ケーシング１２と高圧内部ケー
シング１３により形成される空間を冷却流路として流れ
る。
【００２８】一方、図１に示す流量制御弁１９を介して
冷却空気が主蒸気導入部１２ａから、図示白い矢印に示
す如く導入され、高圧ロータ１４高圧内部ケーシング１
３で形成される蒸気通路部を冷却流路として流れる。こ
の結果、高圧タービン１を強制冷却し、流入した空気
は、冷却空気排出弁２６から排出される。なお、強制冷
却時に蒸気加減弁６は閉じている。ところで、図２で説
明した高圧外部ケーシング１２と高圧内部ケーシング１
３とは、図２のＺーＺ断面に示す図３のようになってお
り、高圧外部ケーシング１２の上部左右に各々冷却空気
上半導入孔２０が形成される一方、高圧外部ケーシング
１２の下部左右に各々冷却空気下半導入孔２１が形成さ
れ、均等に冷却空気が導入されるようになっている。
冷却空気が主蒸気導入部１２ａから、図示白い矢印に示
す如く導入され、高圧ロータ１４高圧内部ケーシング１
３で形成される蒸気通路部を冷却流路として流れる。こ
の結果、高圧タービン１を強制冷却し、流入した空気
は、冷却空気排出弁２６から排出される。なお、強制冷
却時に蒸気加減弁６は閉じている。ところで、図２で説
明した高圧外部ケーシング１２と高圧内部ケーシング１
３とは、図２のＺーＺ断面に示す図３のようになってお
り、高圧外部ケーシング１２の上部左右に各々冷却空気
上半導入孔２０が形成される一方、高圧外部ケーシング
１２の下部左右に各々冷却空気下半導入孔２１が形成さ
れ、均等に冷却空気が導入されるようになっている。
【００２９】次に、本実施例の制御装置を図４を参照し
て説明する。
て説明する。
【００３０】図示する制御装置では、制御部２９は高圧
タービン上半メタル温度検出信号ａと高圧タービン下半
メタル温度検出信号ｂに基づいて強制冷却の完了と続行
を制御する。制御部３０は、高圧タービン上半メタル温
度検出信号ａと高圧タービン下半メタル温度検出信号ｂ
と強制冷却続行信号ｄとにより論理積を出力するＡＮＤ
３１を介して入力し、上下半メタル温度差を計算し、温
度差信号ｃに応じて流量制御弁２３および流量制御弁２
４を制御する。制御部３２は強制冷却続行信号ｄとター
ビン高圧伸び差検出信号ｅとの論理積を出力するＡＮＤ
３３を介して入力したタービン高圧伸び差検出信号ｅと
予め設定された値と比較して、その偏差に応じて流量制
御弁１９を制御する。
タービン上半メタル温度検出信号ａと高圧タービン下半
メタル温度検出信号ｂに基づいて強制冷却の完了と続行
を制御する。制御部３０は、高圧タービン上半メタル温
度検出信号ａと高圧タービン下半メタル温度検出信号ｂ
と強制冷却続行信号ｄとにより論理積を出力するＡＮＤ
３１を介して入力し、上下半メタル温度差を計算し、温
度差信号ｃに応じて流量制御弁２３および流量制御弁２
４を制御する。制御部３２は強制冷却続行信号ｄとター
ビン高圧伸び差検出信号ｅとの論理積を出力するＡＮＤ
３３を介して入力したタービン高圧伸び差検出信号ｅと
予め設定された値と比較して、その偏差に応じて流量制
御弁１９を制御する。
【００３１】まず、内部ケーシングの内部、すなわち、
蒸気通路部を流れる冷却空気は、図２の白い矢印に示す
如く、内部ケーシングの内部と共にロータを冷却してか
ら冷却空気排出管２５、冷却空気排出弁２６を通って排
出される。この状態で、冷却空気の流量が多いと、高圧
ロータ１４の温度の低下速度がケーシングの温度の低下
速度よりも速くなり、ロータの熱膨張がよく速く減少す
るので、いわゆるロータショート状態になる。この場
合、制御部３２に図示省略するタービン高圧伸び差検出
手段からの大きなタービン高圧伸び差検出信号ｅがＡＮ
Ｄ３３により入力する。制御部３２では、予め設定され
た伸び差設定値とタービン高圧伸び差検出信号ｅと比較
され、この結果両者の差が小さければ、流量制御弁１９
が絞らる。これによって、図２の白い矢印で示す冷却空
気が減少してロータショート状態が解消される。また、
ロータの温度低下速度がケーシングの温度低下速度より
も低くなると、いわゆるロータロング状態になると、タ
ービン高圧伸び差検出信号ｅと伸び差設定値との差が大
きくなり、流量制御弁１９が開かれ、図２の白い矢印で
示す冷却空気が増加してロータロング状態が解消され
る。
蒸気通路部を流れる冷却空気は、図２の白い矢印に示す
如く、内部ケーシングの内部と共にロータを冷却してか
ら冷却空気排出管２５、冷却空気排出弁２６を通って排
出される。この状態で、冷却空気の流量が多いと、高圧
ロータ１４の温度の低下速度がケーシングの温度の低下
速度よりも速くなり、ロータの熱膨張がよく速く減少す
るので、いわゆるロータショート状態になる。この場
合、制御部３２に図示省略するタービン高圧伸び差検出
手段からの大きなタービン高圧伸び差検出信号ｅがＡＮ
Ｄ３３により入力する。制御部３２では、予め設定され
た伸び差設定値とタービン高圧伸び差検出信号ｅと比較
され、この結果両者の差が小さければ、流量制御弁１９
が絞らる。これによって、図２の白い矢印で示す冷却空
気が減少してロータショート状態が解消される。また、
ロータの温度低下速度がケーシングの温度低下速度より
も低くなると、いわゆるロータロング状態になると、タ
ービン高圧伸び差検出信号ｅと伸び差設定値との差が大
きくなり、流量制御弁１９が開かれ、図２の白い矢印で
示す冷却空気が増加してロータロング状態が解消され
る。
【００３２】このように、ロータはケーシングと比較し
て重量が少なく、さらに、羽根が植わり、ターニング回
転中のロータは熱伝達率が良くなるため、冷え易くなる
ことから、上記の如く伸び差を制御することにより、ロ
ータの冷却に要する空気量、すなわち、蒸気通路部を流
れる冷却空気流量は内外ケーシングを冷却するのに必要
な空気量、すなわち、内外ケーシング間を流れる冷却空
気流量に比べて少量で済む。
て重量が少なく、さらに、羽根が植わり、ターニング回
転中のロータは熱伝達率が良くなるため、冷え易くなる
ことから、上記の如く伸び差を制御することにより、ロ
ータの冷却に要する空気量、すなわち、蒸気通路部を流
れる冷却空気流量は内外ケーシングを冷却するのに必要
な空気量、すなわち、内外ケーシング間を流れる冷却空
気流量に比べて少量で済む。
【００３３】一方、図２に於いて、流量制御弁２３を通
った冷却空気は、主として、上半に示した黒い矢印の如
く流れ、外部ケーシングの上半内面と内部ケーシングの
上半外面を冷却した後、冷却空気排出管２５と冷却空気
排出弁２６を通って大気に排出される。また、流量制御
弁２４を通った冷却空気は、主として、下半に示した黒
い矢印の如く流れ、外部ケーシングの下半内面と内部ケ
ーシングの下半外面を冷却した後、冷却空気排出管２５
と冷却空気排出弁２６を通って大気に排出される。
った冷却空気は、主として、上半に示した黒い矢印の如
く流れ、外部ケーシングの上半内面と内部ケーシングの
上半外面を冷却した後、冷却空気排出管２５と冷却空気
排出弁２６を通って大気に排出される。また、流量制御
弁２４を通った冷却空気は、主として、下半に示した黒
い矢印の如く流れ、外部ケーシングの下半内面と内部ケ
ーシングの下半外面を冷却した後、冷却空気排出管２５
と冷却空気排出弁２６を通って大気に排出される。
【００３４】ここで、外部ケーシングの上半側と下半側
の温度は、図１および図２のケーシング上半メタル温度
検出熱電対２７とケーシング下半メタル温度検出熱電対
２８によって検出される。そして、高圧タービン上半メ
タル温度検出信号ａと高圧タービン下半メタル温度検出
信号ｂとがＡＮＤ３１を介して制御部３０に入力され
る。制御部３０では、上下半メタル温度差が計算され、
この温度差が予め設定された温度差と比較される。この
比較で温度差が上半大のとき流量制御弁２３を開、流量
制御弁２４を閉とし、温度差が小さいとき、流量制御弁
２３を開、流量制御弁２４を開とし、温度差が下半大の
とき流量制御弁２３を閉、流量制御弁２４を開とする。
これによって、流量制御弁２４と流量制御弁２３との開
閉によりロータと静止部とが半径方向で接触しない範囲
のケーシングの湾曲が抑制される。
の温度は、図１および図２のケーシング上半メタル温度
検出熱電対２７とケーシング下半メタル温度検出熱電対
２８によって検出される。そして、高圧タービン上半メ
タル温度検出信号ａと高圧タービン下半メタル温度検出
信号ｂとがＡＮＤ３１を介して制御部３０に入力され
る。制御部３０では、上下半メタル温度差が計算され、
この温度差が予め設定された温度差と比較される。この
比較で温度差が上半大のとき流量制御弁２３を開、流量
制御弁２４を閉とし、温度差が小さいとき、流量制御弁
２３を開、流量制御弁２４を開とし、温度差が下半大の
とき流量制御弁２３を閉、流量制御弁２４を開とする。
これによって、流量制御弁２４と流量制御弁２３との開
閉によりロータと静止部とが半径方向で接触しない範囲
のケーシングの湾曲が抑制される。
【００３５】外部ケーシングの上半側と下半側に設けた
ケーシング上半メタル温度検出熱電対２７とケーシング
下半メタル温度検出熱電対２８によって検出された高圧
タービン上半メタル温度検出信号ａと高圧タービン下半
メタル温度検出信号ｂとは制御部２９に入力される。制
御部２９では、目標冷却メタル温度と比較される。この
結果、未だ高圧タービン上半メタル温度検出信号ａと高
圧タービン下半メタル温度検出信号ｂが目標冷却メタル
温度に到達しないとき、強制冷却を続行し、到達したと
き、強制冷却を完了する。
ケーシング上半メタル温度検出熱電対２７とケーシング
下半メタル温度検出熱電対２８によって検出された高圧
タービン上半メタル温度検出信号ａと高圧タービン下半
メタル温度検出信号ｂとは制御部２９に入力される。制
御部２９では、目標冷却メタル温度と比較される。この
結果、未だ高圧タービン上半メタル温度検出信号ａと高
圧タービン下半メタル温度検出信号ｂが目標冷却メタル
温度に到達しないとき、強制冷却を続行し、到達したと
き、強制冷却を完了する。
【００３６】ここで、本実施例のタービンの冷却速度の
一例を図５を参照して説明すると、１点鎖線Ｔ１が自然
放熱の場合の温度、実線Ｔ２が本実施例の場合の温度を
示す。また、破線Ｔ０は高圧タービンを分解することが
できる温度を示し、通常１５０℃〜２００℃程度であ
る。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。
一例を図５を参照して説明すると、１点鎖線Ｔ１が自然
放熱の場合の温度、実線Ｔ２が本実施例の場合の温度を
示す。また、破線Ｔ０は高圧タービンを分解することが
できる温度を示し、通常１５０℃〜２００℃程度であ
る。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。
【００３７】図示するように、本実施例によれば、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が、約１日経過すれば
分解できる温度まで冷却することができる。
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が、約１日経過すれば
分解できる温度まで冷却することができる。
【００３８】本実施例によれば、ターニング運転中の高
圧タービンについて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、ケーシングの上下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、従来技術に於いて行われているような、「メタル温
度よりわずかに低い冷却空気の導入」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。
圧タービンについて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、ケーシングの上下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、従来技術に於いて行われているような、「メタル温
度よりわずかに低い冷却空気の導入」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。
【００３９】次に、本発明を適用した第２実施例のター
ビン内部流れを図６に示す。
ビン内部流れを図６に示す。
【００４０】第１実施例と異なる点は、冷却空気排出管
２５と冷却空気排出弁２６を冷却空気導入管２５ａと冷
却空気導入弁２６ａとして、冷却空気導入弁２６ａを介
して冷却用空気Ｃを導入し、冷却空気上半導入孔２０と
冷却空気下半導入孔２１の代わりに冷却空気上半導出孔
２０ａと冷却空気下半導出孔２１ａとしている点であ
る。
２５と冷却空気排出弁２６を冷却空気導入管２５ａと冷
却空気導入弁２６ａとして、冷却空気導入弁２６ａを介
して冷却用空気Ｃを導入し、冷却空気上半導入孔２０と
冷却空気下半導入孔２１の代わりに冷却空気上半導出孔
２０ａと冷却空気下半導出孔２１ａとしている点であ
る。
【００４１】具体的には、タービン排気間内部に導入さ
れた冷却空気は、タービン排気口にて二分され、一方は
黒い矢印で示される如く、内外ケーシング間を流れた
後、外部ケーシングに設けた空気排出孔から排出され、
他方は白い矢印で示される如く、蒸気通路部を流れた
後、蒸気導入管に設けた空気排出管から排出される。こ
の冷却空気の流れから、図２に示す第１実施例と同等の
冷却効果が得られる。なお、前述の如く、蒸気通路部を
冷却するに要する空気量は、内外ケーシング間のそれと
比べて小量で済むため、ターニング運転中のロータに対
して、過大な制動力とならない範囲に設定することが可
能となる。
れた冷却空気は、タービン排気口にて二分され、一方は
黒い矢印で示される如く、内外ケーシング間を流れた
後、外部ケーシングに設けた空気排出孔から排出され、
他方は白い矢印で示される如く、蒸気通路部を流れた
後、蒸気導入管に設けた空気排出管から排出される。こ
の冷却空気の流れから、図２に示す第１実施例と同等の
冷却効果が得られる。なお、前述の如く、蒸気通路部を
冷却するに要する空気量は、内外ケーシング間のそれと
比べて小量で済むため、ターニング運転中のロータに対
して、過大な制動力とならない範囲に設定することが可
能となる。
【００４２】次に、本発明を適用した第３実施例を図７
を参照して説明する。
を参照して説明する。
【００４３】第３実施例が第１実施例と異なる点は、外
部ケーシングに設けた空気導入孔から導入された空気
が、黒い矢印で示す如く、内外ケーシング間を流れた
後、タービン排気口にてその向きを変え、白い矢印で示
される如く、蒸気通路部を流れ、蒸気導入管に設けた空
気排出管から排出され、さらに冷却空気の一部は必要に
応じてタービン排気管に設けた空気排気管から排出され
るようにしたものである。
部ケーシングに設けた空気導入孔から導入された空気
が、黒い矢印で示す如く、内外ケーシング間を流れた
後、タービン排気口にてその向きを変え、白い矢印で示
される如く、蒸気通路部を流れ、蒸気導入管に設けた空
気排出管から排出され、さらに冷却空気の一部は必要に
応じてタービン排気管に設けた空気排気管から排出され
るようにしたものである。
【００４４】次に、本発明を適用した第４実施例を図８
を参照して説明する。
を参照して説明する。
【００４５】本実施例では、タービンの構造が内外ケー
シングによって形成される室間が仕切板によって軸方向
に区分されているものに適用した例である。第４実施例
は、仕切板３４に貫通孔３５や貫通スリット３６等の貫
通部を設けることにより、仕切板３４を通して内外ケー
シング間の冷却流路を形成している。これら仕切板３４
の貫通部は、上半側、下半側のそれぞれに均等に設ける
ことにより、ケーシングの熱変形による静止部との接触
を防ぐことができる。
シングによって形成される室間が仕切板によって軸方向
に区分されているものに適用した例である。第４実施例
は、仕切板３４に貫通孔３５や貫通スリット３６等の貫
通部を設けることにより、仕切板３４を通して内外ケー
シング間の冷却流路を形成している。これら仕切板３４
の貫通部は、上半側、下半側のそれぞれに均等に設ける
ことにより、ケーシングの熱変形による静止部との接触
を防ぐことができる。
【００４６】
【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明によ
れば、ロータが静止部より速く冷却されて両者の伸び差
によりロータと静止部との軸方向の接触を阻止するよう
にして第１の冷却流路へ可能な限りの多量の冷却空気を
流す一方、上半側ケーシングと下半側ケーシングとの温
度差による上半側ケーシングと下半側ケーシングとの湾
曲に起因するロータと静止部との半径方向の接触を阻止
するようにして第２の冷却流路へ可能な限りの多量の冷
却空気を流して、急速、かつ、均一な冷却によって短時
間にタービンを冷却することができる。また、請求項２
の発明によれば、通常運転時の蒸気の流れと同方向とし
て第１の冷却流路へ大量の冷却空気を流して、ロータが
静止部より速く冷却されて両者の伸び差によるロータと
静止部との軸方向の接触を阻止して第１の冷却流路の冷
却空気を可能の限り増大させると共に、上半側ケーシン
グと下半側ケーシングとの温度差による上半側ケーシン
グと下半側ケーシングとの湾曲に起因するロータと静止
部との半径方向の接触を阻止するようにして第２の冷却
流路へ可能な限りの多量の冷却空気を流して、急速、か
つ、均一な冷却によって短時間にタービンを冷却するこ
とができる。また、請求項３の発明によれば、第２の冷
却流路へも冷却空気を流して冷却能力を増加させる一
方、冷却によって上半側ケーシングと下半側ケーシング
に湾曲が生じて回転部と静止部との接触が生じることの
ないようにして第２の冷却流路へ可能な限りの大量の冷
却空気を供給することができる。また、請求項４の発明
によれば、上半側ケーシングと下半側ケーシングの湾曲
が防止され、ロータと静止部との軸方向に対する半径方
向の接触が回避されるようにして上半側ケーシングと下
半側ケーシングとの温度差と予め設定された温度差とか
ら第２の冷却流路へ可能な限り大量の冷却空気が供給さ
れ、この結果、タービンの冷却時間が大幅に短縮するこ
とができる。また、請求項５の発明によれば、タービン
内部に過大な熱応力を生じさせない範囲でメタル温度よ
り低い冷却空気とされ、回転部と静止部とが接触しない
ようにして可能な限りの多量の冷却空気が流されて、短
時間にタービンの冷却を完了させることができる。
れば、ロータが静止部より速く冷却されて両者の伸び差
によりロータと静止部との軸方向の接触を阻止するよう
にして第１の冷却流路へ可能な限りの多量の冷却空気を
流す一方、上半側ケーシングと下半側ケーシングとの温
度差による上半側ケーシングと下半側ケーシングとの湾
曲に起因するロータと静止部との半径方向の接触を阻止
するようにして第２の冷却流路へ可能な限りの多量の冷
却空気を流して、急速、かつ、均一な冷却によって短時
間にタービンを冷却することができる。また、請求項２
の発明によれば、通常運転時の蒸気の流れと同方向とし
て第１の冷却流路へ大量の冷却空気を流して、ロータが
静止部より速く冷却されて両者の伸び差によるロータと
静止部との軸方向の接触を阻止して第１の冷却流路の冷
却空気を可能の限り増大させると共に、上半側ケーシン
グと下半側ケーシングとの温度差による上半側ケーシン
グと下半側ケーシングとの湾曲に起因するロータと静止
部との半径方向の接触を阻止するようにして第２の冷却
流路へ可能な限りの多量の冷却空気を流して、急速、か
つ、均一な冷却によって短時間にタービンを冷却するこ
とができる。また、請求項３の発明によれば、第２の冷
却流路へも冷却空気を流して冷却能力を増加させる一
方、冷却によって上半側ケーシングと下半側ケーシング
に湾曲が生じて回転部と静止部との接触が生じることの
ないようにして第２の冷却流路へ可能な限りの大量の冷
却空気を供給することができる。また、請求項４の発明
によれば、上半側ケーシングと下半側ケーシングの湾曲
が防止され、ロータと静止部との軸方向に対する半径方
向の接触が回避されるようにして上半側ケーシングと下
半側ケーシングとの温度差と予め設定された温度差とか
ら第２の冷却流路へ可能な限り大量の冷却空気が供給さ
れ、この結果、タービンの冷却時間が大幅に短縮するこ
とができる。また、請求項５の発明によれば、タービン
内部に過大な熱応力を生じさせない範囲でメタル温度よ
り低い冷却空気とされ、回転部と静止部とが接触しない
ようにして可能な限りの多量の冷却空気が流されて、短
時間にタービンの冷却を完了させることができる。
【図１】本発明の第１実施例を示す高圧タービンの強制
冷却時の空気配管系統図である。
冷却時の空気配管系統図である。
【図２】図１の第１実施例において強制冷却時のタービ
ン内部の冷却空気の流れを示す説明図である。
ン内部の冷却空気の流れを示す説明図である。
【図３】図２のＺーＺ線断面を示す図である。
【図４】図１の第１実施例の制御部を示す説明図であ
る。
る。
【図５】図１の第１実施例の作用を示す従来例と対比す
る説明図である。
る説明図である。
【図６】本発明の第２実施例を示す強制冷却時のタービ
ン内部の冷却空気の流れを示す説明図である。
ン内部の冷却空気の流れを示す説明図である。
【図７】本発明の第３実施例を示す強制冷却時のタービ
ン内部の冷却空気の流れを示す説明図である。
ン内部の冷却空気の流れを示す説明図である。
【図８】本発明の第４実施例を示す強制冷却時のタービ
ン内部の冷却空気の流れを示す説明図である。
ン内部の冷却空気の流れを示す説明図である。
【図９】蒸気タービン装置の構成図である。
【図１０】高圧タービン内部の通常運転中の蒸気の流れ
を示す説明図である。
を示す説明図である。
１ 高圧タービン ４ 主蒸気管 ５ 主蒸気止め弁 ６ 蒸気加減弁 ７ 高圧タービン排気管 １２ 高圧外部ケーシング １２ａ 主蒸気導入部 １２ｂ 主蒸気排出部 １３ 高圧内部ケーシング １４ 高圧ロータ １５ 送風機 １６ 熱交換器 ２０ 冷却空気上半導入孔 ２１ 冷却空気下半導入孔 ２３ 流量制御弁 ２４ 流量制御弁 ２５ 冷却空気排出管 ２６ 冷却空気排出弁 ２７ ケーシング上半メタル温度検出熱電対 ２８ ケーシング下半メタル温度検出熱電対 ２９ 制御部 ３０ 制御部 ３２ 制御部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 細井 茂雄 神奈川県横浜市鶴見区末広町２−４ 株 式会社東芝 京浜事業所内 (56)参考文献 特開 昭58−23203（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−116204（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−233303（ＪＰ，Ａ) 特公 昭61−5523（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭58−7803（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F01D 25/12 F01D 25/34
Claims (5)
- 【請求項１】 上半側ケーシングと下半側ケーシングと
からなる外部ケーシングと、この外部ケーシングの内側
に設けられる上半側ケーシングと下半側ケーシングとか
らなる内部ケーシングと、この内部ケーシングとロータ
とにより蒸気通路部を形成し、この蒸気通路部へ蒸気導
入部から導入された蒸気をロータの羽根に噴出させ、前
記内部ケーシング等の静止部に対して回転部としてのロ
ータに回転力を与えて蒸気排出部から排出する構成の蒸
気タービンをターニング運転中に強制冷却する蒸気ター
ビンの強制冷却装置において、 前記ターニング運転中に前記蒸気通路部を第１の冷却流
路とし、前記外部ケーシングと前記内部ケーシングとに
よって形成される空間を第２の冷却流路として、これら
の前記第１の冷却流路と前記第２の冷却流路へ外部の冷
却空気を導入して外部へ排出する冷却空気導入排出手段
と、 前記静止部と前記回転部との接触を防止するために前記
ロータと前記静止部との伸び差に基づいて前記第１の冷
却流路の冷却空気の流量を制御し、かつ、前記上半側ケ
ーシングと前記下半側ケーシングとの温度差に基づいて
前記第２の冷却流路の冷却空気の流量を制御する制御手
段とを備えたことを特徴とする蒸気タービンの強制冷却
装置。 - 【請求項２】 上半側ケーシングと下半側ケーシングと
からなる外部ケーシングと、この外部ケーシングの内側
に設けられる上半側ケーシングと下半側ケーシングとか
らなる内部ケーシングと、この内部ケーシングとロータ
とにより蒸気通路部を形成し、この蒸気通路部へ蒸気導
入部から導入された蒸気をロータの羽根に噴出させ、前
記内部ケーシング等の静止部に対して回転部としてのロ
ータに回転力を与えて蒸気排出部から排出する構成の蒸
気タービンをターニング運転中に強制冷却する蒸気ター
ビンの強制冷却装置において、 前記ターニング運転中に前記蒸気導入部に配置された第
１の空気導入手段から前記蒸気通路を第１の冷却流路と
して、通常運転中の蒸気方向と同方向へ空気が流れるよ
うに導入して前記蒸気排出部に配置された空気排出手段
から前記空気を排出すると共に、前記外部ケーシングに
配置された第２の空気導入手段から前記外部ケーシング
と前記内部ケーシングとにより形成される第２の冷却流
路へ空気を導入して前記空気排出手段から前記空気を排
出する冷却空気導入排出手段と、前記静止部と前記回転
部との接触を防止するために前記ロータと前記静止部と
の伸び差に基づいて前記第１の冷却流路の冷却空気の流
量を制御し、かつ、前記上半側ケーシングと前記下半側
ケーシングとの温度差に基づいて前記第２の冷却流路の
冷却空気の流量を制御する制御手段とを備えたことを特
徴とする蒸気タービンの強制冷却装置。 - 【請求項３】 前記外部ケーシングと前記内部ケーシン
グとにより形成される空間を前記ロータの軸方向に対し
て仕切る仕切板により区分した構成では、この仕切板に
貫通部を形成して前記第２の冷却流路とすることを特徴
とする請求項１または請求項２記載の蒸気タービンの強
制冷却装置。 - 【請求項４】 前記回転部と静止部との接触を防止する
ために配置された前記ロータと前記内部ケーシングとの
伸び差を検出する手段と、この手段により検出された伸
び差と予め設定された伸び差とから前記第１の冷却流路
へ空気を導入して排出する冷却空気導入排出手段に配置
された流量制御弁を開閉制御すると共に、前記上半側ケ
ーシングと前記下半側ケーシングとの温度差を検出する
手段と、この手段により検出された温度差と予め設定さ
れた温度差とから前記第２の冷却流路へ空気を導入して
排出する冷却空気導入排出手段に配置された流量制御弁
を開閉制御する制御手段を設けたことを特徴とする請求
項１または請求項２記載の蒸気タービンの強制冷却装
置。 - 【請求項５】 前記冷却空気導入排出手段に送風手段と
熱交換器を配置して、この熱交換器から導入する空気の
温度を検出して、この空気の温度を制御する手段を設け
たことを特徴とする請求項１または請求項２記載の蒸気
タービンの強制冷却装置。
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