CH694257A5 - Dampfturbine. - Google Patents

Description

  



   des Anspruch1.  Hintergrund der Erfindung  



   Es wurde versucht, eine Dampfturbine mit einem Hauptdampfdruck von  100 kg/cm<2> oder mehr, einer Hauptdampftemperatur von 500 DEG C  oder mehr und einer rechnerischen oder Nennausgangsleistung 100 MW  oder mehr auszuführen, die mit einer Drehzahl von 3000 U/min in dem  Fall dreht, in dem sie mit einer letztstufigen Laufschaufel der Turbine  ausgerüstet ist, die eine effektive Schaufellänge von 91,4 cm (36  inch) oder mehr hat, oder die mit einer Drehzahl von 3600 U/min in  dem Fall dreht, in dem sie mit einer letztstufigen Laufschaufel der  Turbine ausgerüstet ist, die eine effektive Schaufellänge von 85,1  cm (33,5 inch) oder mehr hat.

   Bei einer solchen Dampfturbine wird  ein Satz aus einem Hochdruckturbinenabschnitt, aus einem Mitteldruckturbinenabschnitt  (Zwischendruckturbinenabschnitt) und einem Niederdruckturbinenabschnitt  oder ein Satz aus einem Hochdruckturbinenabschnitt und einem Niederdruckturbinenabschnitt  auf einem einzigen Turbinenrotor (Turbinenwelle) vorgesehen, der  von zwei Achslagern getragen wird, die auf einem Sockel angeordnet  sind, wobei jeder der Turbinenabschnitte integral in einem einzi   gen Turbinengehäuse aufgenommen ist. Eine solche Dampfturbine wurde  bisher noch nicht in die Praxis umgesetzt und bleibt auf dem Zeichenbrett;  dies wegen technischer Schwierigkeiten, insbesondere wegen der Schwierigkeit,  Wellenschwingungen zu verhindern, die durch ungenügende Steifigkeit  der Welle in Verbindung mit der vergrösserten Lagerstützweite hervorgerufen  werden. 



   Eine Dampfturbine, die den vorgenannten Auslegungserfordernissen  genügt, kann einen Aufbau, wie beispielsweise in Fig. 17 dargestellt,  haben. 



   Bei dieser Dampfturbine hat ein Turbinengehäuse 1 eine Doppelgehäusestruktur,  die aus einem äusseren Gehäuse 1a und einem inneren Gehäuse 1b besteht,  und in dem inneren Gehäuse 1b der Doppelgehäusestruktur ist beispielsweise  ein Hoch-Mitteldruck-integrierter Turbinenrotor 4 mit einem Hochdruckturbinenabschnitt  2 und einem Mitteldruck- turbinenabschnitt 3 aufgenommen. Ein Niederdruckturbinengehäuse  5 hat ebenfalls eine Doppelgehäusestruktur, die aus einem äusseren  Gehäuse 5a und einem inneren Gehäuse 5b besteht, und in dem inneren  Gehäuse 5b der Doppelgehäusestruktur ist ein Niederdruckturbinenrotor  7 mit Niederdruckturbinenabschnitten 6a, 6b aufgenommen, in denen  Dampf in entgegengesetzten Richtungen strömt. Der Niederdruckturbinenrotor  7 und der Hoch-Mitteldruck-integrierte Turbinenrotor 4 sind miteinander  über eine Kupplung 8 verbunden. 



   In einer anderen Dampfturbine, wie sie beispielsweise in Fig. 18  dargestellt ist, ist ein Hoch-Mitteldruck-integrierter Turbinenrotor  4 in dem inneren Gehäuse 5b der Doppelgehäusestruktur aufgenommen,  wie vorstehend be   schrieben, während ein Niederdruckturbinenrotor  7 mit einem Niederdruckturbinenabschnitt 6, in dem Dampf in einer  einzigen Strömung strömt, in einem inneren Gehäuse 5b eines Niederdruckturbinengehäuses  5 aufgenommen ist. 



   Die in den Fig. 17 und 18 dargestellten Niederdruckturbinengehäuse  5 sind beide mit einem konischen Ausnehmungsbereich 11 an der Stelle  ausgebildet, an der der Niederdruckturbinenrotor 7 in eine Turbinenauslasshaube  10 (Kammer oder Sektion) eingesetzt ist, die durch eine Trennwand  9 gebildet ist, um einen Einbaubereich für ein Achslager 12 sicherzustellen,  und die Turbinenauslasshaube 10 ist an ihrer stromabwärtigen Seite  mit einem Kondensator (nicht dargestellt) verbunden. 



   Weiter werden in den Fig. 17 und 18 dargestellten Dampfturbinen der  Hoch-Mitteldruck-integrierte Turbinenrotor 4 und der Niederdruckturbinenrotor  7 von drei oder vier Achslagern 12 getragen. 



   Andererseits wird selbst im Fall einer Dampfturbine, die beispielsweise  die Turbine der Hoch-Mitteldruck-intergrierten Bauart verwendet,  die die oben genannten Auslegungserfordernisse nicht erfüllt, beispielsweise  wie in Fig. 19 dargestellt, ein Hoch-Mittel-Niederdruck-integrierter  Turbinenrotor 4a mit einem Hochdruckturbinenabschnitt 2, einem Mitteldruckturbinenabschnitt  3 und einem Niederdruckturbinenabschnitt 6 von Achslagern 12 getragen,  die auf Sockeln 13a, 13b angeordnet sind. Die durch eine Trennwand  9 gebildete Turbinenauslasshaube ist mit einem konischen Ausnehmungsbereich  11 ausgebildet und auf ihrer stromabwärtigen Seite mit einem nicht  dargestellten Kondensator verbunden. Da die Lagerspann- bzw.

      Stützweite  S der Achslager 12, die den Hoch-Mittel-Niederdruck-integrierten  Turbinen-rotor 4a trägt, relativ kurz ist, ist es diesem Fall möglich,  das Problem von im Betrieb auftretenden Schwingungen in zufrieden  stellender Weise zu behandeln. 



   Im Allgemeinen nimmt in einer Dampfturbine mit Erhöhung der Ausgangsleistung  wegen der Zunahme des Druckes und der Temperatur des zugeführten  Dampfes die Anzahl der Turbinenstufen, die aus einer Kombination  von Turbinendüsen und beweglichen bzw. Laufturbinenschaufeln bestehen,  zu, um dadurch der vergrösserten Leistung zu begegnen, sodass die  Lagerstützweite S des Turbinenrotors die Tendenz hat, lang zu werden.  Bei einer Hoch-Mittel-Niederdruck-integrierten Turbine 4a mit beispielsweise  dem Hochdruckturbinenabschnitt 2, dem Mitteldruckturbinenabschnitt  3 und dem Niederdruckturbinenabschnitt 6 auf einer einzigen Welle  wird die Lagerstützweite S lang.

   Entsprechend wird, wenn ein Wellendurchmesser  der Hoch-Mittel-Niederdruck-integrierten Turbine 4a als D 0  definiert  ist, wenn das Verhältnis des Wellendurchmessers zur Lagerstützweite  S (S/D 0 ) grösser wird, die Steifigkeit der Welle geringer und entsprechend  der Absenkung der charakteristischen bzw. Eigenfrequenz der Welle,  wird die kritische Drehzahl niedriger, wodurch es schwierig wird,  die Dampfturbine zufrieden stellend zu betreiben. 



   Um eine Dampfturbine zu realisieren, die einen Hauptdampfdruck von  100 kg/cm<2> oder mehr hat, eine Hauptdampftemperatur von 500 DEG  C oder mehr und eine Nennausgangsleistung von 100 MW, die mit einer  Drehzahl von 3000 U/min in dem Fall dreht, in dem sie mit einer letztstufigen  Laufturbinenschaufel mit einer effektiven Schaufellänge    von 91,4  cm (36 inch) oder mehr ausgerüstet ist, oder mit einer Drehzahl von  3600 U/min in dem Fall dreht, in dem sie mit einer letztstufigen  Laufschaufel der Turbine mit einer effektiven Schaufellänge von 85,1  cm (33,5 inch) oder mehr ausgerüstet ist, und die einen einzigen  Turbinenrotor verwendet, der von zwei auf Sockeln angeordneten Achslagern  getragen wird, wird insbesondere, wenn die herkömmliche Technik direkt  angewandt wird, die Lagerstützweite S lang, wodurch die kritische  Drehzahl abgesenkt wird, und insbesondere,

   wenn die sekundäre kritische  Drehzahl sich an die Nenndrehzahl annähert, werden die Schwingungen  der Welle vergrössert, was den Betrieb verhindern kann.   Zusammenfassung  der Erfindung  



   Der Erfindung wurde im Hinblick auf die vorstehend genannten Probleme  und Schwierigkeiten des Standes der Technik gemacht und eine Aufgabe  der Erfindung liegt darin, eine Dampfturbine zu schaffen, mit der  je Turbinenstufe eine grössere Menge an Arbeit erzeugt werden kann  und die einen stabilen Betrieb durch Verkürzen der Lagerstützweite  ermöglicht. 



   Diese und andere Aufgaben können erfindungsgemäss gelöst werden,  indem in einem ersten Aspekt eine Dampfturbine geschaffen wird, die  in Kombination wenigstens zwei aus einem Hochdruckturbinenabschnitt,  einem Mitteldruckturbinenabschnitt und einem Niederdruckturbinenabschnitt  in einem einzigen Turbinengehäuse enthält und die folgende Auslegungserfordernisse  erfüllt: einen Hauptdampfdruck von 100 kg/cm<2> oder mehr; eine Hauptdampftemperatur  von 500 DEG C oder    mehr; eine Nennausgangsleistung von 100 MW  oder mehr;

   und eine mit einer Drehzahl von 3000 U/min drehende Einheit,  die mit einer letztstufigen Laufschaufel der Turbine mit einer effektiven  Schaufellänge von 91,4 cm (36 inch) oder mehr ausgerüstet ist, oder  eine mit einer Drehzahl von 3600 U/min drehenden Einheit, die mit  einer letztstufigen Laufschaufel der Turbine ausgerüstet ist, die  eine effektive Schaufellänge von 85,1 cm (33,5 inch) oder mehr aufweist,  wobei eine Turbinenauslasskammer des Niederdruckturbinenabschnitts  eine sich zu beiden Seiten einer Querrichtung des Turbinengehäuses  erstreckende Struktur hat. 



     Bezüglich eines weiteren Aspekts ist eine Dampfturbine geschaffen,  die in Kombination wenigstens zwei aus einem Hochdruckturbinenabschnitt,  einem Mitteldruckturbinenabschnitt und einem Niederdruckturbinenabschnitt  in einem einzigen Turbinengehäuse enthält und die folgende Auslegungserfordernisse  erfüllt: einen Hauptdampfdruck von 100 kg/cm<2> oder mehr; eine Hauptdampftemperatur  von 500 DEG C oder mehr; eine Nennausgangsleistung von 100 MW oder  mehr;

   und eine mit einer Drehzahl von 3000 U/min drehende Einheit,    die mit einer letztstufigen Laufschaufel der Turbine mit einer  effektiven Schaufellänge von 91,4 cm (36 inch) oder mehr ausgerüstet  ist, oder eine mit einer Drehzahl von 3600 U/min drehende Einheit,  die mit einer letztstufigen Laufschaufel der Turbine mit einer effektiven  Schaufellänge von 85,1 cm (33,5 inch) oder mehr ausgerüstet ist,  wobei, wenn eine Verengungsfläche einer Turbinendüse durch A N  gegeben  ist und ein Verengungsbereich einer Turbinenlaufschaufel in dem Hochdruckturbinenabschnitt  mit A B  gegeben ist, ein Verhältnis der beiden Verengungsflächen  (A B /A N ) innerhalb eines Bereiches von 1,6  <=  A B /A N  <=   1,8 festgelegt ist. 



   Hinsichtlich eines nochmals weiteren Aspekts ist eine Dampfturbine  geschaffen, die in Kombination wenigstens zwei aus einem Hochdruckturbinenabschnitt,  einem Mitteldruckturbinenabschnitt und einem Niederdruckturbinenabschnitt  in einem einzigen Turbinengehäuse enthält, und die die folgenden  Auslegungserfordernisse erfüllt: einen Hauptdampfdruck von 100 kg/cm<2>  oder mehr; eine Hauptdampftemperatur von 500 DEG C oder mehr; eine  Nennausgangsleistung von 100 MW oder mehr;

   und eine mit einer Drehzahl  von 3000 U/min drehende Einheit, die mit einer letztstufigen Laufschaufel  der Turbine mit einer effektiven Schaufellänge von 91,4 cm (36 inch)  oder mehr ausgerüstet ist, oder eine mit einer Drehzahl von 3600  U/min drehende Einheit, die mit einer letztstufigen Laufschaufel  der Turbine mit einer effektiven Schaufellänge von 85,1 cm (33,5  inch) oder mehr ausgerüstet ist, wobei ein Innenradius einer Turbinenlaufschaufel  in einer Turbinenstufe des Hochdruckturbinenabschnitts längs einer  Strömungsrichtung eines Dampfes allmählich zunimmt und, wenn der  Innenradius der Turbinenlaufschaufel durch Rr gegeben    ist, und  ein Innenradius einer Turbinenlaufschaufel in der nächsten Stufe  der Hochdruckturbine durch Rrn gegeben ist, ein Verhältnis der beiden  Radien (Rrn/Rn) innerhalb eines Bereiches von 1 < Rrn/Rr  <=   1.05 festgelegt ist. 



   Bezüglich eines weiteren Aspekts der Erfindung wird eine Dampfturbine  geschaffen, die in Kombination wenigstens zwei aus einem Hochdruckturbinenabschnitt,  einem Mitteldruckturbinenabschnitt und einem Niederdruckturbinenabschnitt  in einem einzigen Turbinengehäuse enthält, und die die folgenden  Auslegungserfordernisse erfüllt: einen Hauptdampfdruck von 100 kg/cm<2>  oder mehr; eine Hauptdampftemperatur von 500 DEG C oder mehr; eine  Ausgangsnennleistung von 100 MW oder mehr;

   und eine mit einer Drehzahl  von 3000 U/min drehende Einheit, die mit einer letztstufigen Laufschaufel  der Turbine mit einer effektiven Schaufellänge von 91,4 cm (36 inch)  oder mehr ausgerüstet ist, oder eine mit einer Drehzahl von 3600  U/min drehende Einheit, die mit einer letztstufigen Laufschaufel  der Turbine mit einer effektiven Schaufellänge von 85,1 cm (33,5  inch) oder mehr ausgerüstet ist, wobei ein Innenradius einer Turbinenlaufschaufel  in einer Turbinenstufe des Mitteldruckturbinenabschnitts allmählich  längs einer Strömungsrichtung eines Dampfes zunimmt, und wenn der  Innenradius der Turbinenlaufschaufel durch Rr gegeben ist, und der  Innenradius der Turbinenlaufschaufel in der nächsten Stufe der Mitteldruckturbine  durch Rrn gegeben ist, ein Verhältnis der beiden Radien (Rrn/Rn)  innerhalb eines Bereiches von 1 < Rrn/Rr  <=  1.1 festgelegt ist.

                                                             



   Bezüglich eines weiteren Aspekts der Erfindung wird eine Dampfturbine  geschaffen, die in Kombination wenigstens zwei aus einem Hochdruckturbinenabschnitt,  einem Mittel   druckturbinenabschnitt und einem Niederdruckturbinenabschnitt  in einem einzigen Turbinengehäuse enthält, und die folgende Auslegungserfordernisse  erfüllt: einen Hauptdampfdruck von 100 kg/cm<2> oder mehr; eine Hauptdampftemperatur  von 500 DEG C oder mehr; eine Ausgangsnennleistung von 100 MW oder  mehr;

   und eine mit einer Drehzahl von 3000 U/min drehende Einheit,  die mit einer letztstufigen Laufschaufel der Turbine mit einer effektiven  Schaufellänge von 91,4 cm (36 inch) oder mehr ausgerüstet ist, oder  eine mit einer Drehzahl von 3600 U/min drehende Einheit, die mit  einer letztstufigen Laufschaufel der Turbine mit einer effektiven  Schaufellänge von 85,1 cm (33,5 inch) oder mehr ausgerüstet ist,  wobei die Anzahl der Turbinenstufen des Hochdruckturbinenabschnitts  auf 7 bis 10 festgelegt ist, die Anzahl der Turbinenstufen des Mitteldruckturbinenabschnitts  auf 4 bis 7 festgelegt ist und die Anzahl der Turbinenstufen des  Niederdruckturbinenabschnitts auf 5 bis 7 festgelegt ist. 



   Bezüglich eines weiteren Aspekts wird eine Dampfturbine geschaffen,  die in Kombination wenigstens zwei aus einem Hochdruckturbinenabschnitt,  einem Mitteldruckturbinenabschnitt und einem Niederdruckturbinenabschnitt  in einem einzigen Turbinengehäuse enthält und die folgende Auslegungserfordernisse  erfüllt: einen Hauptdampfdruck von 100 kg/cm<2> oder mehr; eine Hauptdampftemperatur  von 500 DEG C oder mehr; eine Nennausgangsleistung von 100 MW oder  mehr;

   und eine mit einer Drehzahl von 3000 U/min drehende Einheit,  die mit einer letztstufigen Laufschaufel der Turbine mit einer effektiven  Schaufellänge von 91,4 cm (36 inch) oder mehr versehen ist, oder  eine mit einer Drehzahl von 3600 U/min drehende Einheit, die mit  einer letztstufigen Laufschaufel der Turbine mit einer effektiven  Schaufellänge    von 85,1 cm (33,5 inch) oder mehr versehen ist,  wobei ein Verengungs-/Abstandsverhältnis (S N /t N ) bei einem mittleren  Radius einer Turbinendüse des Hochdruckturbinenabschnitts innerhalb  eines Bereiches von S N /t N  = 0,15 bis 0,21 festgelegt ist, während  ein Verengungs-/Abstandsverhältnis (S B /t B ) bei einem mittleren  Radius der Turbinenlaufschaufel des Hochdruckturbinenabschnitts innerhalb  eines Bereiches von S B /t B = 0,27 bis 0,33 festgelegt ist. 



   Bezüglich eines weiteren Aspekts der Erfindung wird eine Dampfturbine  geschaffen, die in Kombination wenigstens zwei aus einem Hochdruckturbinenabschnitt,  einem Mitteldruckturbinenabschnitt und einem Niederdruckturbinenabschnitt  in einem einzigen Turbinengehäuse enthält, und die die folgenden  Auslegungserfordernisse erfüllt: einen Hauptdampfdruck von 100 kg/cm<2>  oder mehr; eine Hauptdampftemperatur von 500 DEG C oder mehr; eine  Nennausgangsleistung von 100 MW oder mehr;

   und eine mit einer Drehzahl  von 3000 U/min drehende Einheit, die mit wenigstens einer letztstufigen  Laufschaufel der Turbine mit einer effektiven Schaufellänge von 91,4  cm (36 inch) oder mehr ausgerüstet ist, oder eine mit einer Drehzahl  von 3600 U/min drehende Einheit, die mit einer letztstufigen Laufschaufel  der Turbine mit einer effektiven Schaufellänge von 85,1 cm (33,5  inch) oder mehr ausgerüstet ist, wobei eine Strömungsrichtung eines  durch die Turbinenstufen des Hochdruckturbinenabschnitts strömenden  Dampfes und die Strömungsrichtung des durch die Turbinenstufen des  Mitteldruckturbinenabschnitts strömenden Dampfes zueinander entgegengesetzt  sind, und, wenn ein Durchmesser eines Hoch-Mitteldruck-Zwischendurchführungsteils,  der den Hochdruckturbinenabschnitt und den Mitteldruckturbinenabschnitt  bildet, durch OD 1  gegeben ist,

   und ein Durchmes   ser eines Hochdruckturbinen-Zweitstufen-Durchführungsteils  durch OD 1  gegeben ist, der Durchmesser OD 1  des Hoch-Mitteldruck-Zwischendurchführungsteils  innerhalb eines Bereiches von OD 1 =(0,95 bis 0,98) x OD 2  festgelegt  ist. 



   Bezüglich eines weiteren Aspekts der Erfindung wird eine Dampfturbine  geschaffen, die in Kombination wenigstens zwei aus einem Hochdruckturbinenabschnitt,  einem Mitteldruckturbinenabschnitt und einem Niederdruckturbinenabschnitt  in einem einzigen Turbinengehäuse enthält, und die folgende Auslegungserfordernisse  erfüllt: einen Hauptdampfdruck von 100 kg/cm<2> oder mehr; eine Hauptdampftemperatur  von 500 DEG C oder mehr; eine Nennausgangsleistung von 100 MW oder  mehr;

   und eine mit einer Drehzahl von 3000 U/min drehende Einheit,  die mit einer letztstufigen Laufschaufel der Turbine mit einer effektiven  Schaufellänge von 91,4 cm (36 inch) oder mehr ausgerüstet ist, oder  eine mit einer Drehzahl von 3600 U/min drehende Einheit, die mit  einer letztstufigen Laufschaufel der Turbine mit einer effektiven  Schaufellänge von 85,1 cm (33,5 inch) oder mehr ausgerüstet ist,  wobei, wenn ein Innendurchmesser eines Dampfpfades in einem zweistufigen  Hochdruckteil des Hochdruckturbinenabschnitts durch OD H  P  gegeben  ist, und ein Innendurchmesser eines Dampfpfades in einem erststufigen  Mitteldruckteil des Mitteldruckturbinenabschnitts durch OD IP  gegeben  ist, das Verhältnis der beiden Innendurchmesser (OD I  P /OD H  P  ) innerhalb eines Bereiches von 1,2  <=  OD I  P /OD H  P  <=  1,5  festgelegt ist. 



     Wie vorstehend beschrieben, ist es mit der erfindungsgemässen  Dampfturbine, die die vorstehend genannten verschiedenen Auslegungserfordernisse  erfüllt, möglich, die Steifigkeit der Welle der Dampfturbine zu verbessern  und dadurch Schwingungen der Welle zu unterdrücken. 



   Weiter wird es mit der erfindungsgemässen Dampfturbine, die die oben  genannten Auslegungserfordernisse erfüllt, da jeweils eine der folgenden  Festlegungen gewählt ist, nämlich geeignete Festlegung des Verhältnisses  der Verengungsfläche zwischen der Turbinendüse und der Turbinenlaufschaufel,  geeignete Festlegung des Innenradius des Dampfpfades, geeignete Festlegungen  der Anzahl von Stufen des Hochdruckturbinenabschnitts, des Mitteldruckturbinenabschnitts  und des Niederdruckturbinenabschnitts, geeignete Festlegung des Verengungs-/Abstands-verhältnisses  jeder der Turbinendüsen und der Turbinenlaufschaufel und geeignete  Festlegung des Durchmessers des Turbinenrotors, möglich, die Dampf-turbine  zu betreiben, während eine hohe Turbinenstufeneffizienz bzw. ein  hoher Turbinenstufenwirkungsgrad in stabiler und sicherer Weise aufrechterhalten  wird. 



   Die Natur und weitere charakteristische Merkmale der Erfindung werden  im Folgenden anhand der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen  beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert.   Kurzbeschreibung  der Zeichnungen  



   In den Zeichnungen stellen dar:        Fig. 1 eine schematische  Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemässen  Dampfturbine;     Fig. 2 eine schematische senkrechte Schnittansicht  einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemässen Dampfturbine;     Fig. 3 eine schematische Querschnittsansicht der zweiten Ausführungsform  der erfindungsgemässen Dampfturbine;     Fig. 4 eine schematische  senkrechte Schnittansicht einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemässen  Dampfturbine;     Fig. 5 ein Verteilungsdiagramm eines Reaktionsgrades,  der auf einen Hochdruckturbinenabschnitt der erfindungsgemässen Dampfturbine  angewandt wird;     Fig. 6 eine allgemeine schematische Ansicht  einer vierten Ausführungsform einer erfindungsgemässen Dampfturbine;

       Fig. 7 ein Verteilungsdiagramm eines Reaktionsgrades, bei dem  der Reaktionsgrad der erfindungsgemässen Dampfturbine mit dem einer  herkömmlichen Dampfturbine verglichen ist;     Fig. 8 ein Verteilungsdiagramm  eines Turbinenstufenwirkungsgrades, das eine Beziehung zwischen dem  Turbinenstufenwirkungsgrad und dem Verhältnis des Innenradius zeigt,  das auf den Hochdruckturbinenabschnitt der erfindungsgemässen Dampfturbine  angewandt ist;     Fig. 9 ein Verteilungsdiagramm des Turbinenstufenwirkungsgrades,  das eine Beziehung zwischen dem Turbinenstufenwirkungsgrad und dem  Verhältnis eines Innenradius zeigt, das auf einen Zwi  schendruckturbinenabschnitt  der erfindungsgemässen Dampfturbine angewandt ist;

       Fig. 10  ein Turbinenstufenzahlauswahldiagramm, das eine Turbinenstufenzahl  aus einer Beziehung zwischen dem Gesamtwirkungsgrad des Hochdruckturbinenabschnitts  und dem Innenradius der Turbinenlaufschaufel darstellt, das auf den  Hochdruckturbinenabschnitt der erfindungsgemässen Dampfturbine angewandt  ist;     Fig. 11 ein Turbinenstufenzahlauswahldiagramm, das eine  Turbinenstufenzahl aus der Beziehung zwischen dem Gesamtwirkungsgrad  des Mitteldruckturbinenabschnitts und dem Innenradius der Turbinenlaufschaufel  zeigt, das auf den Mitteldruckturbinenabschnitt der erfindungsgemässen  Dampfturbine angewandt ist;

       Fig. 12 ein Turbinenstufenzahlauswahldiagramm,  das eine Turbinenzahl aus einer Beziehung zwischen dem Gesamtwirkungsgrad  des Niederdruckturbinenabschnitts und dem Innenradius der Turbinenlaufschaufel  zeigt, das auf den Niederdruckturbinenabschnitt der erfindungsgemässen  Dampfturbine angewandt ist;     Fig. 13 ein allgemeines Diagramm  eines Profilverlustkoeffizienten, der den Profilverlustkoeffizienten  unter Bezugnahme auf einen Einströmwinkel und einen Ausströmwinkel  zeigt;     Fig. 14 ein Vektordiagramm, das ein Geschwindigkeitsdiagramm  an einem insgesamt mittleren Radius einer Stufe für den Dampf zeigt,  der in einer Turbinendüse und einer Turbinenlaufschaufel strömt;       Fig. 15 eine schematische senkrechte Schnittansicht, teilweise  aufgeschnitten, die eine fünfte Ausführungsform der erfindungsgemässen  Dampfturbine zeigt;

       Fig. 16 eine schematische senkrechte Schnittansicht,  die eine sechste Ausführungsform einer erfindungsgemässen Dampfturbine  zeigt;     Fig. 17 eine allgemeine schematische Ansicht einer herkömmlichen  Dampfturbine, bei der eine Dampfturbine der Hoch-Mitteldruck-integrierten  Bauart und eine Dampfturbine der Doppelströmungsbauart kombiniert  sind;     Fig. 18 eine allgemeine schematische Ansicht einer herkömmlichen  Dampfturbine, bei der eine Dampfturbine einer Hoch-Mitteldruck-integrierten  Bauart und eine Dampfturbine einer Einzelströmungsbauart kombiniert  sind;     Fig. 19 eine schematische, zusammengebaute senkrechte  Schnittansicht einer herkömmlichen Dampfturbine der Hoch-Mittel-Niederdruck-integrierten  Bauart;

       Fig. 2 0 eine allgemeine schematische, senkrechte Schnittansicht  einer herkömmlichen Dampfturbine, bei der die inneren Radien der  Turbinenstufen einander gleich sind; und     Fig. 21 ein Verteilungsdiagramm  des Reaktionsgrades, das den Reaktionsgrad der herkömmlichen Dampfturbine  zeigt.    Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen                                                             



     Im Folgenden werden Ausführungsformen einer erfindungsgemässen  Dampfmaschine unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen und  die darin notierten Bezugsziffern beschrieben. 



   Die erfindungsgemässe Dampfturbine erfüllt im Allgemeinen die Auslegungserfordernisse  von: einer Dampfturbine mit einem Hauptdampfdruck von 100 kg/cm oder  mehr; einer Hauptdampftemperatur von 500 DEG C oder mehr; einer Nennausgangsleistung  von 100 MW oder mehr; und einer mit einer Drehzahl von 3000 U/min  drehende Einheit, die mit einer letztstufigen Laufschaufel der Turbine  mit einer effektiven Schaufellänge von 91,4 cm (36 inch) oder mehr  ausgerüstet ist, oder eine mit einer Drehzahl von 3600 U/min drehende  Einheit, die mit einer letztstufigen Laufschaufel der Turbine mit  einer effektiven Schaufellänge von 85,1 cm (33,5 inch) oder mehr  ausgerüstet ist. 



   Fig. 1 ist eine schematische Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform  der erfindungsgemässen Dampfturbine. 



   Die Dampfturbine entsprechend dieser ersten Ausführungsform ist beispielsweise  an eine Dampfturbine der Hoch-Mittel-Niederdruck-integrierten Bauweise  angepasst und derart aufgebaut, dass ein Hoch-Mittel-Niederdruck-integrierter  Turbinenrotor 19 mit einem Hochdruckturbinenabschnitt 16, einem Mitteldruckturbinenabschnitt  17 und einem Niederdruckturbinenabschnitt 18 in einem Gehäuse 15  für eine Hoch-Mittel-Niederdruck-integrierte Turbine aufgenommen  ist. Dabei hat der Hoch-Mittel-Niederdruck-integrierte Turbinenrotor  19 zwei Enden, wobei ein Ende an der Seite des Hochdruckturbinenabschnitts    16 von einem hochdruckseitigen Achslager 22a gehalten wird, das  in einem Hochdrucklagergehäuse 21a aufgenommen ist, das auf einem  Fundament bzw.

   Sockel 20a angeordnet ist, und das andere Ende auf  der Seite des Niederdruckturbinenabschnitts 18 wird von einem niederdruckseitigen  Achslager 22b gehalten, das in einem Niederdrucklagergehäuse 21b  aufgenommen ist, das auf einem Sockel 20b angeordnet ist. 



   Weiter ist bei der Dampfturbine dieser Ausführungsform eine Turbinenauslasshaube  23 (Kammer) der so genannten Seitenauslassbauart mit Öffnungen 23a,  23b an beiden Seiten in der Querrichtung des Hoch-Mittel-Niederdruck-integrierten  Turbinengehäuses 15 versehen, und eine Verbindungswand 24, die an  der Boden- bzw. Unterseite eines Ausnehmungsbereiches 25 vorgesehen  ist, der auf der Seite des niederdruckseitigen Achslagers 22e der  Turbinenauslasshaube 23 zum Anschliessen eines Kondensators (nicht  dargestellt) ausgebildet ist, ist nahe (d.h. vorgeschoben zu) der  Seite des hochdruckseitigen Achslagers 22a angeordnet, um dadurch  eine Lagerstützweite S im Vergleich mit der einer herkömmlichen Dampfturbine  zu vermindern. 



   Wie vorstehend beschrieben, ist es bei der vorliegenden Ausführungsform,  da die Turbinenauslasshaube 23 an beiden Seiten in der Querrichtung  des Hoch-Mittel-Niederdruck-integrierten Turbinengehäuses 15 vorgesehen  ist und die Verbindungsgehäusewand 24 zum Verbinden der Turbinenauslasshaube  23 und des Kondensators zur Seite des hochdruckseitigen Achslagers  22a vorgeschoben ist, um die Lagerstützweite S zu vermindern, möglich,  Schwingungen der Welle durch Vergrössern der Steifigkeit der Welle  zu un   terdrücken und zu ermöglichen, die Dampfturbine auf sichere  Weise zu betreiben. 



   Fig. 2 und 3 sind schematische Ansichten einer zweiten Ausführungsform  der erfindungsgemässen Dampfturbine, in denen der ersten Ausführungsform  gleiche Elemente oder Abschnitte mit den gleichen Bezugsziffern belegt  sind. 



   Bei der Dampfturbine entsprechend dieser zweiten Ausführungsform  ist, wie in Fig. 2 dargestellt, eine Turbinenauslasshaube 23 der  so genannten Obenauslassbauart vorgesehen, die von einer Drosselplatte  26 auf der Bodenseite eines Hoch-Mittel-Niederdruck-integrierten  Turbinengehäuses 15 gedrosselt ist und mit einer Öffnung 27 auf ihrer  Kopfseite ausgebildet ist. Wie in Fig. 3 dargestellt, ist die Verbindungswand  24, die auf der Bodenseite eines Ausnehmungsbereiches 25 vorgesehen  ist, der zu einer konischen Gestalt auf der Seite eines Niederdruckachslagers  22b der Turbinenauslasshaube 23 zum Anschluss eines nicht dargestellten  Kondensators ausgebildet ist, zur Seite des hochdruckseitigen Achslagers  22a vorgeschoben, um dadurch die Lagerstützweite S im Vergleich mit  der der herkömmlichen Dampfturbine zu vermindern. 



   Wie oben beschrieben, ist es bei der vorliegenden Ausführungsform,  da die Turbinenauslasshaube 23 von der Drosselplatte 26 an der Boden-  bzw. Unterseite des Hoch-Mittel-Niederdruck-Turbinengehäuses 15 gedrosselt  ist und auf der Kopfseite derselben mit der Öffnung 27 ausgebildet  ist und die Verbindungsgehäusewand 24 zum Verbinden der Turbinenauslasshaube  23 mit dem Kondensator zur Seite des hochdruckseitigen Achslagers  22a verschoben ist, sodass die Lagerstützweite S vermindert ist,  möglich, Schwingun   gen der Welle zu unterdrücken, indem die Steifigkeit  der Welle vergrössert wird, und zu ermöglichen, dass die Dampfturbine  auf sichere Weise betrieben wird. 



   Fig. 4 ist eine schematische Ansicht eines senkrechten Schnittes  einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemässen Dampfturbine,  bei der denen der ersten Ausführungsform gleiche Elemente oder Abschnitte  mit den gleichen Bezugszahlen belegt sind. 



   Die Dampfturbine dieser dritten Ausführungsform hat eine Turbinenauslasshaube  23, die zu der so genannten Axialflussauslassbauart ausgebildet ist.                                                           



   Diese Turbinenauslasshaube 23 besteht aus einer ringförmigen Innenwand  28, die sich in axialer Richtung des Hoch-Mittel-Niederdruck-integrierten  Turbinenrotors 19 von der Auslassseite einer Niederdruckturbine 18  aus erstreckt und zu einem konischen Ausnehmungsbereich 25 ausgeformt  ist, und einer Aussenwand 31, die ausserhalb der Innenwand 28 über  eine Abstützung 29 gebildet ist, um im Zusammenwirken mit der Innenwand  28 einen Ausbreitungs- bzw. sich erweiternden Pfad 30 zu bilden.  Die äussere Umfangswand 31 wird von einem Sockel 22b über ein Tragbauteil  32 getragen. 



   Wie vorstehend beschrieben, ist es bei dieser dritten Ausführungsform,  da die Turbinenauslasshaube 23 zu der Axialflussauslassbauart ausgebildet  ist, die sich in der axialen Richtung des Hoch-Mittel-Niederdruck-integrierten  Turbinenrotors 19 erstreckt und der in der Innenwand 28, die den  konischen Ausnehmungsbereich 25 definiert und das niederdruckseitige  Achslager 22b trägt, zur Seite des    hochdruckseitigen Achslagers  22a vorgeschoben ist, um die Lagerstützweite S zu vermindern, möglich,  Schwingungen der Welle durch Vergrössern der Steifigkeit der Wellen  zu unterdrücken und zu ermöglichen, dass die Dampfturbine auf sichere  Weise betrieben wird. 



   Fig. 5 ist ein Verteilungsdiagramm des Reaktionsgrades (degree of  reaction), das die Beziehung zwischen dem Reaktionsgrad Rx und dem  Verengungsflächenverhältnis A B /A N  der Turbinenstufe in dem Hochdruckturbinenabschnitt  der erfindungsgemässen Dampfturbine zeigt. In diesem Zusammenhang  bedeutet der Ausdruck "Verengungsflächenverhältnis A B /A N " das  Verhältnis der Verengungs- bzw. Einschnürfläche, wenn die Verengungsflache  einer bestimmten Turbinenlaufschaufel als A B  definiert ist und  die Verengungsfläche einer bestimmten Turbinendüse als A N  definiert  ist, jeweils in einer bestimmten Turbinenstufe, die aus einer Kombination  einer Turbinendüse und einer Turbinenlaufschaufel zusammengesetzt  ist.

   Der Reaktionsgrad ist ein Parameter, der eine spezifische Eigenschaft  einer Turbinenstufe kennzeichnet, wobei eine Turbinenstufe aus einer  stationären Schaufel, d.h. Düse, und einer Laufschaufel gebildet  ist. Bei einer solchen Struktur ist der Reaktionsgrad als ein Verhältnis  des "Wärmeabfalls zwischen einem Einlassbereich und einem Auslassbereich  der Laufschaufel (d.h. dem Enthalpieunterschied zwischen dem Einlassbereich  und dem Auslassbereich)" zum "Gesamtwärmeverlust der Turbinenstufe  (d.h. dem Enthalpieunterschied zwischen dem Einlassbereich der stationären  Schaufel (Düse) und dem Auslassbereich der Laufschaufel)" definiert.  Weiter zeigt in Fig. 5 die Verteilungsfläche RP 1  des Reaktionsgrades,  die schräg schraffiert ist, den mittleren Radius der Turbinenstufe  (Teil- bzw.

   Steigungskreisradius) und die Re   aktionsgradverteilungsfläche  RP 2 , die schräg schraffiert ist, zeigt den Innenradius der Turbinenstufe  (Schaufelwurzelradius). 



   Wenn die theoretische Geschwindigkeit in Proportion zur Quadratwurzel  der Ausgangsleistung der Turbinenstufe als C 0  definiert ist, die  Umfangsgeschwindigkeit der Drehung am mittleren Radius Rm der Turbinenstufe  als U definiert ist, der Reaktionsgrad am mittleren Radius Rm der  Turbinenstufe als Rxm definiert ist und das Geschwindigkeitsverhältnis  als U/C 0 , ist bekannt, dass das Geschwindig   keitsverhältnis (U/C  0 ) OPT  das den Wirkungsgrad der Turbinenstufe maximiert, umgekehrt  proportional zur Quadratwurzel von (1-Rxm) ist (s. "Steam Turbine  (Theory and Basis)" publiziert von SANPO-SHA 1982). 



   Da, wie oben beschrieben, das Geschwindigkeitsverhältnis (U/C 0 )  OPT , das den Wirkungsgrad der Turbinenstufe maximiert, umgekehrt  proportional zum Quadrat von (1-Rxm) ist, wird das Geschwindigkeitsverhältnis  (U/C 0 ) OPT  umso kleiner, je kleiner der Reaktionsgrad Rxm am mittleren  Radius Rm der Turbinenstufe ist, wodurch es möglich ist, den Wirkungsgrad  der Turbinenstufe hoch zu halten, selbst wenn die Ausgangsleistung  je Turbinenstufe gross wird. 



   Die vorliegende Erfindung zieht aus dem vorgenannten Punkt einen  Vorteil, und um die Lagerstützweite mit einer verminderten Anzahl  von Turbinenstufen zu vermindern, wird bei einer Dampfturbine mit  einem Hauptdampfdruck von 100 kg/cm<2> oder mehr, einer Hauptdampftemperatur  von 500 DEG C oder mehr, einer Nennausgangsleistung von 100 MW oder  mehr, die mit einer Drehzahl von 3000 U/min in dem Fall dreht, in  dem sie mit einer letztstufigen Laufschaufel der Turbine mit einer  effektiven Schaufellänge von 91,4 cm oder mehr ausgerüstet ist, oder  die mit einer Drehzahl von 3600 U/min in dem Fall dreht, in dem sie  mit einer letztstufigen Laufschaufel der Turbine mit einer effektiven  Schaufellänge von 85,1 cm oder mehr ausgerüstet ist, der Reaktionsgrad  Rx am mittleren Radius der Turbinenstufe Rm, die dem Geschwindigkeitsverhältnis  (U/C 0 ) OPT  entspricht, auf 0,

  13 oder weniger gemäss Fig. 5 festgesetzt,  und das Verengungsflächenverhältnis A B /A N  wird auf 1,6 oder mehr  gemäss dem Schnittpunkt X 1  zwischen dem Reakti   onsgrad Rx = 0,13  und der Reaktionsgradverteilungsfläche RP1. 



   Wenn dagegen der Reaktionsgrad Rx am mittleren Radius der Turbinenstufe  Rn zu stark vermindert wird, sodass der Reaktionsgrad Rx an dem Innenradius  der Turbinenstufe negative Werte annimmt, strömt der Dampf rückwärts,  sodass der Wirkungsgrad der Turbinenstufe verschlechtert wird. Aus  diesem Grund wird der Reaktionsgrad Rx gemäss Fig. 5 auf 0,08 festgesetzt  und gemäss dem Schnittpunkt X2 zwischen dem Reaktionsgrad Rx = 0,08  und der Reaktionsgradverteilungsfläche RP1 das Verengungsflächenverhältnis  A B /A N  auf 1,8 oder weniger festgesetzt, wodurch nicht verursacht  wird, dass der Reaktionsgrad Rx negative Werte annimmt. 



   Der meist bevorzugte anwendbare Bereich für das Verengungsflächenverhältnis  A B /A N  beträgt 1,6  <=  A B /A N  <=  1,8, soweit diese Werte  in der Modellturbine berechnet werden. 



   Wie vorstehend beschrieben, wird es bei der dritten Ausführungsform,  da das Verengungsflächenverhältnis A B /A N  auf den Bereich von  1,6  <=  A B /A N  <=  1,8 festgesetzt wird und die Ausgangsleistung  je Turbinenstufe vergrössert wird, um die Lagerstützweite zu vermindern,  möglich, Schwingungen der Welle zu unterdrücken, indem die Steifigkeit  der Welle vergrössert wird und zu ermöglichen, dass die Dampfturbine  auf sichere Weise betrieben wird. 



   Fig. 6 ist eine schematische Ansicht einer vierten Ausführungsform  der erfindungsgemässen Dampfturbine, in der denen der ersten Ausführungsform  ähnliche Elemente oder Abschnitte mit den gleichen Bezugszahlen belegt  sind. 



     Die Dampfturbine entsprechend der vierten Ausführungsform wird  für den Hochdruckturbinenabschnitt 16 und den Mitteldruckturbinenabschnitt  17 angewendet. Bei dieser Ausführungsform ist eine Turbinenstufe  35, die aus einer Turbinendüse 33 und einer Turbinenlaufschaufel  34 besteht, mehrfach längs der Strömung des Dampfes SD angeordnet.  In einem Fall, in dem der Radius von der Mitte der nicht dargestellten  Turbinenwelle zu dem Aussenumfang der Turbinenlaufschaufel 34 (Schaufelspitzenbereich)  als Rt definiert ist, der Radius zu der Wurzel der Turbinenlaufschaufel  34 als Rr definiert ist, und der mittlere Radius (Teilkreisradius)  der Spitze und der Wurzel der Turbinenlaufschaufel 34 als Rm definiert  ist, nehmen die jeweiligen Radien Rt, Rr und Rm längs der Strömung  des Dampfes ST allmählich zu.

   In diesem Zusammenhang ist jeder der  Radien Rt, Rr und Rm bezüglich eines Austrittsendes der Turbinenlaufschaufel  34 festgelegt. 



   Neuere Dampfturbinen schliessen solche der Impuls/Reaktionskombinationsbauart  ein, bei denen der Reaktionsgrad Rx zusätzlich zu der Turbinendüse  33 an die Turbinenlaufschaufel 34 angepasst ist, obwohl die Gesamtheit  der Turbinenstufen 35 Impulsstufen sind. Diese Bauart der Dampfturbine  bewirkt, dass die Turbinendüse 33 den Dampf ST expandiert und beschleunigt,  und bewirkt, dass die Turbinenlaufschaufel 34 die dabei erzeugte  Geschwindigkeitsenergie in Drehenergie umwandelt, während bewirkt  wird, dass die Turbinenlaufschaufel 34 den Dampf ST expandiert und  beschleunigt und die dabei erzeugte Geschwindigkeitsenergie zu der  Drehenergie ebenfalls zuaddiert wird. 



     Bei einer solchen Dampfturbine der Impuls/Reaktionskombinationsbauart  wurde im Stand der Technik bei dem Entwurf der Turbinenstufen 35,  wie in Fig. 20 dargestellt, der Innenradius Rr der Turbinenlaufschaufel  34 längs der Strömungsrichtung des Dampfes ST konstant gemacht, während  der durchschnittliche Radius Rm und der äussere Umfangsradius Rt  der Turbinenlaufschaufel 34 allmählich längs der Strömungsrichtung  des Dampfes ST zunehmen. Dabei wurde der Reaktionsgrad Rxr an dem  Innenradius Rr der Turbinenlaufschaufel 34 in dem Bereich von 0%  bis 5% festgelegt und das tatsächliche Geschwindigkeitsverhältnis  (U/C 0 ) das einen willkürlichen Wirkungsgrad der Turbinenstufe 35  ergibt, und das optimale Geschwindigkeitsverhältnis (UC 0 ) OPT ,  das den maximalen Wirkungsgrad der Turbinenstufe 35 ergibt, wurden  beide auf etwa 0,5 festgesetzt. 



   In dem Fall, in dem die jeweiligen Reaktionsgrade der Radien Rr,  Rm und Rt der Hochdruckturbine 16 mit einer relativ kurzen Schaufellänge  als Rxr, Rxm und Rxt definiert sind, wurde des Weiteren der Reaktionsgrad  linear von dem Innenradius Rr zu dem Aussenradius Rt beim Stand der  Technik vergrössert, wie in Fig. 21 dargestellt. 



   Im Falle der Dampfturbine der vorliegenden Ausführungsform jedoch,  die die Auslegungserfordernisse erfüllt: einen Hauptdampfdruck von  100 kg/cm<2> oder mehr; eine Hauptdampftemperatur von 500 DEG C oder  mehr; eine Nennausgangsleistung von 100 MW oder mehr; und eine mit  einer Drehzahl von 3000 U/min drehende Einheit, die mit einer letztstufigen  Laufschaufel der Turbine mit einer effektiven Schaufellänge von 91,4  cm oder mehr ausgerüstet ist, oder eine mit einer Drehzahl von 3600  U/min drehenden    Einheit, die mit einer letztstufigen Laufschaufel  der Turbine mit einer effektiven Schaufellänge von 85,1 cm oder mehr  ausgerüstet ist, und die für den Hochdruckturbinenabschnitt 16 und  den Mitteldruckturbinenabschnitt 17 verwendet wird, wenn der Innenradius  Rr der Turbinenlaufschaufel 34, wie in Fig.

   19 gezeigt, längs der  Strömungsrichtung des Dampfes ST konstant ist, wird die Ausgangsleistung  je Turbinenstufe erhöht, sodass das Geschwindigkeitsverhältnis (U/C  0 ) in Stufen stromabwärts der Dampfströmung auf etwa 0,45 abfällt,  jedoch im Gegensatz dazu das optimale Geschwindigkeitsverhältnis  (U/C 0 ) OPT  auf etwa 0,55 ansteigt, als ein Ergebnis der Vergrösserung  des Reaktionsgrades Rxm am mittleren Radius Rm, was einen Nachteil  oder ein Problem dahingehend schafft, dass der Wirkungsgrad der Turbinenstufe  35 vermindert wird. 



   Diese vierte Ausführungsform wurde im Hinblick auf die vorgenannten  Punkte geschaffen und dadurch, dass der Innenradius Rr der Turbinenlaufschaufel  34 längs der Strömungsrichtung des Dampfes ST allmählich zunimmt,  wie in Fig. 6 dargestellt, wird der mittlere Radius Rm2 der Turbinenlaufschaufel  34 grösser als der mittlere Radius Rm1 der herkömmlichen Dampfturbine,  wegen der Zunahme des Innenradius Rr der Turbinenlaufschaufel 34,  wie in Fig. 7 dargestellt.

   Aus diesem Grunde wird, zusätzlich zu  der Zunahme der Drehumfangsgeschwindigkeit U, der Reaktionsgrad Rxm2  an dem mittleren Radius Rm der Turbinenlaufschaufel 34 ebenfalls  kleiner als der Reaktionsgrad Rxm1 der herkömmlichen, wegen der Abnahme  der Schaufellänge, und entsprechend ist es möglich, den Wirkungsgrad  der Turbinenstufe 35 auf einem hohen Wert zu halten, indem das tatsächliche  Geschwindigkeitsverhältnis (U/C 0 ) mit dem optimalen Geschwindigkeitsverhältnis  (U/C 0 ) OPT  im We   sentlichen zusammenfällt, sodass eine Dampfturbine,  die die vorgenannten Auslegungserfordernisse erfüllt, verwirklicht  werden kann.

   In diesem Konzept zeigt Fig. 7 einen Vergleich zwischen  einer Reaktionsgradverteilungskurve Rx2 entsprechend der erfindungsgemässen  Ausführungsform, wenn der Innenradius Rr der Turbinenlaufschaufel  34 längs der Strömungsrichtung des Dampfes ST allmählich zunimmt,  und der Reaktionsgradverteilungskurve Rx1 entsprechend der herkömmlichen  Dampfturbine, wenn der Innenradius Rr der Turbinenlaufschaufel 34  längs der Strömungsrichtung des Dampfes ST konstant ist, wobei die  Indizes 1 und 2 die vierte Ausführungsform der Erfindung und die  herkömmliche Dampfturbine bezeichnen. 



   Wenn dagegen der Innenradius Rr der Turbinenlaufschaufel 34 längs  der Strömungsrichtung des Dampfes ST zu gross festgelegt ist, dann  wird das tatsächliche Geschwindigkeitsverhältnis (U/C 0 ) grösser  als das optimale Geschwindigkeitsverhältnis (U/C 0 ) OPT , sodass  der Wirkungsgrad der Turbinenstufe 35 deutlich vermindert wird. 



   Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben genannten  Punkte gemacht, und in dem Hochdruckturbinenabschnitt 16 wird, wenn  der Innenradius Rr einer jeweiligen (einer nun zu behandelnden Stufe)  Turbinenlaufschaufel 34 als Rr definiert ist, der innere Umfangsradius  Rrn der nächststufigen Turbinenlaufschaufel 34 als Rrn definiert  ist, der Turbinenstufenwirkungsgrad als  eta  definiert ist, wie  in Fig. 8 dargestellt, das Verhältnis der Innenradien Rrn/Rr der  Turbinenlaufschaufel 34 in dem Bereich von 1 < Rrn/Rr  <=  1,05  festgelegt, innerhalb der Fläche bzw. des Bereiches S A , der durch  die Schnittpunkte J, K zwischen dem festgesetzten Stufenwirkungsgrad  eta  0 , darge   stellt durch die gestrichelte Linie, und der Turbinenstufenwirkungsgradsverteilungslinie  eta  A . Dieser Bereich wurde in einer Modellturbine sichergestellt.

    In Fig. 8 ist der Bereich S A  ein Bereich, in dem das tatsächliche  Geschwindigkeitsverhältnis (U/C 0 ) und das optimale Geschwindigkeitsverhältnis  (U/C 0 ) OPT  im Wesentlichen miteinander übereinstimmen, ist der  Bereich S H  ein Bereich, in dem das tatsächliche Geschwindigkeitsverhältnis  (U/C 0 ) grösser als das optimale Geschwindigkeitsverhältnis (U/C  0 ) OPT  ist und ist der Bereich SL ein Bereich, in dem das tatsächliche  Geschwindigkeitsverhältnis (U/C 0 ) kleiner als das optimale Geschwindigkeitsverhältnis  (U/C 0 ) OPT ist. 



   Wie vorstehend beschrieben, wird es bei der vorliegenden Ausführungsform,  da das Verhältnis der Innenradien Rrn/Rr der jeweiligen Turbinenstufe  und der nächsten Turbinenstufe der Turbinenlaufschaufel 34 bei dem  Hochdruckturbinenabschnitt 16 innerhalb des Bereiches von 1 <  Rrn/Rr  <=  1,05 festgelegt ist, wobei das tätsächliche Geschwindigkeitsverhältnis  (U/C 0 ) im Wesentlichen mit dem optimalen -Geschwindigkeitsverhältnis  (U/C 0 )opt übereinstimmt, möglich, den hohen Wirkungsgrad der Turbinenstufe  35 zu erhalten. 



   Da die Volumenströmung des Dampfes ST, der in den Mitteldruckturbinenabschnitt  17 einströmt, grösser ist als der des Hochdruckturbinenabschnitts  16, ist es bei der vorliegenden Ausführungsform zusätzlich notwendig,  das Verhältnis der Innenradien Rrn/Rr der Turbinenlaufschaufel 34  in dem Mitteldruckturbinenabschnitt 17 zu studieren und erneut zu  betrachten. 



     Bei der vorliegenden Ausführungsform ist, wie in Fig. 9 dargestellt,  das Verhältnis der Innenradien Rrn/Rr der Turbinenlaufschaufel 34  in dem Mitteldruckabschnitt 17 innerhalb eines Bereiches von 1 <  Rrn/Rr  <=  1,1 innerhalb des Bereiches S A  festgelegt, der durch  die Schnittpunkte L, M zwischen dem festgelegten Stufenwirkungsgrad  eta  i , dargestellt durch die gestrichelte Linie, und der Turbinenstufenwirkungsgradverteilungskurve  eta  s . Dieser Bereich wurde auch durch eine Modellturbine bestätigt.

    Wie vorstehend beschrieben, ist es bei der vorliegenden Ausführungsform,  da das Verhältnis der Innenradien Rrn/Rr der jeweiligen Turbinenstufe  und der nächsten Turbinenstufe der Turbinenlaufschaufel 34 in dem  Mitteldruckturbinenabschnitt 17 auf den Bereich von 1 < Rrn/Rr  <=  1,1 festgesetzt ist, wobei das tatsächliche Geschwindigkeitsverhältnis  (U/C 0 ) im Wesentlichen mit dem optimalen Geschwindigkeitsverhältnis  (U/C 0 ) OPT  zusammenfällt, möglich, den hohen Wirkungsgrad der  Turbinenstufe 35 beizubehalten. 



   Fig. 10 ist ein Turbinenstufenzahlauswahldiagramm zur Auswahl der  optimalen Anzahl der Turbinenstufen in dem Hochdruckturbinenabschnitt  entsprechend der Erfindung aus der Beziehung zwischen einem Gesamtwirkungsgrad  des Hochdruckturbinenabschnitts  eta  HP  und dem Innenradius Rr  der Turbinenlaufschaufel 34. 



   Da der Turbinenstufenwirkungsgrad eine Funktion des Geschwindigkeitsverhältnisses  (U/C) ist, wird die Ausgangsleistung der Turbinenstufe umso grösser,  je kleiner die Anzahl der Turbinenstufen ist. Entsprechend wird der  Innenradius Rr der Turbinenlaufschaufel 34, der den Gesamt   wirkungsgrad  der Hochdruckturbine eta HP maximiert, ebenfalls gross. 



   Wenn eine Betrachtung unter dem Gesichtspunkt der Festigkeit des  Turbinenrotors (Turbinenwelle) erfolgt, ist des Weiteren der Innenradius  Rr der Turbinenlaufschaufel 34, der für den Hochdruckturbinenabschnitt  16 verwendet wird, notwendigerweise begrenzt, da, wenn der Innenradius  Rr der Turbinenlaufschaufel 34 zu klein ist, es schwierig wird, einen  Befestigungsbereich der Turbinenlaufschaufel 34 auszubilden. Wenn  dagegen der Innenradius Rr der Turbinenlaufschaufel 34 zu gross wird,  überschreiten Spannungen der Turbinenlaufschaufel 34 und ihres Befestigungsbereiches  akzeptable Werte. Folglich liegt der Bereich des Innenradius Rr der  Turbinenlaufschaufel 34, der in dem Hochdruckturbinenabschnitt 16  verwendbar ist, wie in Fig. 10 dargestellt, ist, innerhalb des Bereiches  S H P . 



   In dem Fall, in dem eine grosse Anzahl von Turbinenstufen verwendet  werden kann, wird die Anzahl der Turbinenstufen gemäss dem Punkt  A gewählt, wo der Gesamtwirkungsgrad des Hochdruckturbinenabschnitts  eta  HP  bei einem kleineren Innenradius Rr der Turbinenlaufschaufel  am grössten ist, d.h. es werden 10 (zehn) Stufen gewählt. 



   Andererseits dagegen, in dem Fall, in dem es unmöglich ist, eine  so grosse Zahl von Turbinenstufen zu verwenden, wird die Anzahl der  Turbinenstufen gemäss dem Punkt B gewählt, wo der Innenradius R r  der Turbinenlaufschaufel 34 vergrössert ist und der Gesamtwirkungsgrad  des Hochdruckturbinenabschnitts  eta  HP  gross wird, d.h. es werden  8-9 (acht bis neun) Stufen gewählt. Wenn der Innenradius Rr der Turbinenlaufschaufel  34 näher an die obere Grenze des    Bereiches S H  P  kommt, wird  die Anzahl der Turbinenstufen durch den Punkt C gewählt, wo der Gesamtwirkungsgrad  des Hochdruckturbinenabschnitts  eta  HP  maximal wird, d.h. es werden  7 (sieben) Stufen gewählt. 



   Wie vorstehend beschrieben, ist es bei der vorliegenden Ausführungsform,  da die Anzahl der Turbinenstufen des Hochdruckturbinenabschnitts  16 bei sieben bis zehn Stufen gewählt wird, möglich, den Hochdruckturbinenabschnitt  16 mit einem hohen Turbinenstufenwirkungsgrad zu betreiben. 



   Fig. 11 ist ein Turbinenstufenzahlauswahldiagramm zum Wählen der  optimalen Anzahl von Turbinenstufen in dem Mitteldruckturbinenabschnitt  der erfindungsgemässen Dampfturbine aus der Beziehung zwischen dem  Gesamtwirkungsgrad des Mitteldruckturbinenabschnitts  eta  IP     und dem Innenradius Rr der Turbinenlaufschaufel 34. 



   In einem Fall, in dem die Anzahl der Turbinenstufen des Mitteldruckturbinenabschnitts  17 gewählt wird, liegt, wie im Fall des oben beschriebenen Hochdruckturbinenabschnitts  16 der Bereich des Innenradius Rr der Turbinenlaufschaufel 34, der  für den Mitteldruckturbinenabschnitt 17 verwendbar ist, innerhalb  des Bereiches S I P , wie in Fig. 11 gezeigt. 



   Dabei wird in dem Fall, in dem eine grosse Zahl von Turbinenstufen  verwendet werden kann, die Anzahl der Turbinenstufen entsprechend  dem Punkt A gewählt, wo der Gesamtwirkungsgrad des Mitteldruckturbinenabschnitts  eta  IP  bei kleinerem Innenradius Rr der Turbinenlaufschaufel 34  am grössten ist, d.h., es werden sechs bis sieben Stufen gewählt.                                                              



     In einem Fall dagegen, in dem es unmöglich ist, eine so grosse  Anzahl von Turbinenstufen zu verwenden, wird die Anzahl der Turbinenstufen  entsprechend dem Punkt B gewählt, wo der Innenradius Rr der Turbinenlaufschaufel  34 vergrössert ist und der Gesamtwirkungsgrad des Mitteldruckturbinenabschnitts  eta  IP  gross wird, d.h. es werden vier bis fünf Stufen gewählt.                                                             



   Wie vorstehend beschrieben, ist es bei dieser vierten Ausführungsform,  da die Anzahl der Turbinenstufen des Mitteldruckturbinenabschnitts  17 zu vier bis sieben Stufen gewählt wird, möglich, den Mitteldruckturbinenabschnitt  17 mit dem hohen Turbinenstufenwirkungsgrad zu betreiben. 



   Fig. 12 ist ein Turbinenstufenzahlauswahldiagramm zum Wählen der  optimalen Anzahl von Turbinenstufen in dem Niederdruckturbinenabschnitt  der erfindungsgemässen Turbine, aus der Beziehung zwischen einem  Gesamtwirkungsgrad eines Niederdruckturbinenabschnitts  eta  LP   und dem Innenradius Rr der Turbinenlaufschaufel 34. 



   Wenn die Anzahl der Turbinenstufen des Niederdruckturbinenabschnitts  18 gewählt wird, liegt, wie im Fall des vorstehend beschriebenen  Hochdruckturbinenabschnitts 16 der Bereich des Innenradius Rr der  Turbinenlaufschaufel 34, der für den Niederdruckturbinenabschnitt  18 verwendbar ist, wie in Fig. 12 dargestellt, in einem Bereich S  L P . 



   In dem Fall, in dem eine grosse Anzahl von Turbinenstufen verwendet  werden kann, wird dabei die Anzahl der Turbinenstufen entsprechend  dem Punkt A gewählt, wo der Ge   samtwirkungsgrad des Niederdruckturbinenabschnitts  eta  LP  bei kleinerem Innenradius Rr der Turbinenlaufschaufel 34  am grössten ist, d.h. es werden sechs bis sieben Stufen gewählt. 



   In dem Fall dagegen, in dem es nicht möglich ist, eine so grosse  Zahl von Turbinenstufen zu verwenden, wird die Zahl der Turbinenstufen  entsprechend dem Punkt B gewählt, wo der Innenradius Rr der Turbinenlaufschaufel  34 vergrössert ist und der -Gesamtwirkungsgrad des Niederdruckturbinenabschnitts  eta LP gross wird, d.h. es werden fünf Stufen gewählt. 



   Wie vorstehend beschrieben, ist es bei dieser vierten Ausführungsform,  da die Anzahl der Turbinenstufen des Niederdruckturbinenabschnitts  18 zu fünf bis sieben Stufen gewählt wird, möglich, dass der Niederdruckturbinenabschnitt  18 mit dem hohen Turbinenstufenwirkungsgrad betrieben wird. 



   Bei der Dampfturbine entsprechend der vorliegenden Ausführungsform,  die die Auslegungserfordernisse erfüllt: einen Hauptdampfdruck von  100 kg/cm<2> oder mehr; eine Hauptdampftemperatur von 500 DEG C oder  mehr; eine Nennausgangsleistung 100 MW oder mehr; und eine mit einer  Drehzahl von 3000 U/min drehende Einheit, die mit einer letztstufigen  Laufschaufel der Turbine mit einer effektiven Schaufellänge von 91,4  cm oder mehr ausgerüstet ist, oder eine mit einer Drehzahl von 3600  U/min drehenden Einheit, die mit einer letztstufigen Laufschaufel  der Turbine mit einer effektiven Schaufellänge von 85,1 cm oder mehr  ausgerüstet ist, sind die meist bevorzugten verwendbaren Anzahlen  der Turbinenstufen folgende: sieben    bis zehn für den Hochdruckturbinenabschnitt  16; vier bis sieben für den Mitteldruckturbinenabschnitt 17;

   und  fünf bis sieben für die Anzahl der Turbinenstufen des Niederdruckturbinenabschnitts  18, um zu ermöglichen, dass die Dampfturbine mit dem hohen Turbinengesamtwirkungsgrad  arbeitet. 



   Fig. 13 ist ein allgemeines Diagramm von Profilverlustkoeffizienten,  bei dem der Profilverlustkoeffizient bezüglich des Einströmwinkels  und Ausströmwinkels dargestellt ist (Turbo Machinery Society of Japan,  "Steam Turbine" (Japan Industrial Publishing Co. Ltd.) 1990). Fig.  14 ist ein Vektordiagramm, das bei einem mittleren Radius (Teilkreisradius)  einer mittleren Stufe ein Geschwindigkeitsdreieck des Dampfes zeigt,  der in der Turbinendüse und der Turbinenlaufschaufel strömt, wobei  U die Umfangsgeschwindigkeit, C die Absolutgeschwindigkeit, W die  Relativgeschwindigkeit,  alpha  der Einströmwinkel,  beta  der Ausströmwinkel,  S die Verengung (schmälster Pfadbereich zwischen den Schaufeln),  t der Schaufelabstand (pitch) ist, die Indizes 1, 2 und 3 einen Turbinendüseneinlass,  einen Turbinendüsenauslass (d.h.

   den Turbinenlaufschaufeleinlass)  und einen Turbinenlaufschaufelauslass bedeuten, der Zusatz N die  Verengung und den Abstand der Turbinendüse bedeutet und der Index  B die Verengung und den Abstand der Turbinenlaufschaufel bedeutet.  In Fig. 14 wird, da die Verengung/Abstand S/T im Wesentlichen gleich  dem Sinus (Ausströmwinkel =  alpha  2 ) ist, der Ausströmwinkel   alpha  2  als  alpha  2  = sin<-><1> (S/T) aus Vereinfachungsgründen  behandelt. 



   Herkömmlicherweise wird bei dem Hochdruckturbinenabschnitt 16 der  Hoch-Mittel-Niederdruck-integrierten Dampfturbine beispielsweise,  wie in Fig. 13 und 14 darge   stellt, in dem Fall, in dem der Einströmwinkel  ( alpha 1) nahe bei 90 DEG  liegt, da der Profilverlustkoeffizient  deutlich zunimmt, wenn der Ausströmwinkel ( alpha  2 ) kleiner als  13 DEG  festgelegt ist, um zu verhindern, dass der Profilverlustkoeffizient  3% übersteigt, wenn der Ausströmwinkel ( alpha  2 ) der Turbinenlaufschaufel  auf etwa 50 DEG  festgesetzt wird, der Auslasswinkel ( alpha  2 )  der Turbinendüse auf etwa 15 DEG  festgelegt, (wenn der Auslasswinkel  ( alpha  2 ) 15 DEG  beträgt, wird das Verengungs-/Abstandsverhältnis  (S N /t N ) bei dem mittleren Radius der Turbinenstufe zu 0,259 berechnet)  und der Ausströmwinkel ( beta  3 )

   der Turbinenlaufschaufel wird  auf 24 DEG  festgesetzt (wenn der Ausströmwinkel ( beta  3 ) 24 DEG  beträgt, wird das Verengungs- /Abstandsverhältnis (S B /t B ) bei  dem mittleren Radius der Turbinenstufe zu 0,406 berechnet). 



   Da die Schaufellänge des Hochdruckturbinenabschnitts 16 lediglich  etwa 20 mm bis 30 mm beträgt, ist jedoch der sekundäre Strömungsverlust  gross und auf diese Weise der Turbinenstufenwirkungsgrad gering.  "Sekundärer Strömungsverlust" ist der -Verlust, der von der gegen  die Rückseite der Schaufel an der Grenzschicht zwischen der inneren  Umfangswand und der äusseren Umfangswand der Turbinendüse und der  Turbinenlaufschaufel strömenden Strömung erzeugt wird. Es ist bekannt,  dass, um die Sekundärströmung zu vermindern, die Turbinendüse und  die Länge der Turbinenlaufschaufel länger gemacht werden können (siehe  "Steam Turbine (Theory and Basis)", veröffentlicht von SANPO-SHA  1982). 



   Auf Grund des Fortschritts der Analysetechnologien mit Computern  wurden jedoch in jüngerer Zeit neue Profile entwickelt, bei denen  der Profilverlustkoeffizient nicht    ansteigt, selbst wenn die Ausströmwinkel  ( alpha  2 ,  beta  3 ) der Turbinendüse und der Turbinenlaufschaufel  kleiner sind als die herkömmlichen. Genauer wurden neue Profile entwickelt,  bei denen der Ausströmwinkel ( alpha  2 ) der Turbinendüse zu 9 DEG  -12 DEG  gewählt werden kann (0,156-0,208) ausgedrückt durch das  Hub/Abstandsverhältnis (S N /t N ) (stroke/pitch ratio) bei mittlerem  Turbinenstufenradius) und der Ausströmwinkel ( beta  3 ) der Turbinenlaufschaufel  kann auf 16 DEG -19 DEG  festgelegt werden (0,276-0,326, ausgedrückt  durch das Hub/Abstandsverhältnis (S B /t B ) bei mittlerem Turbinenstufenradius).                                              



   Da die Schaufellänge mit etwa 30 mm bis 45 mm unter den gleichen  Dampfbedingungen gewählt werden kann wie in herkömmlichen Dampfbedingungen,  indem ein solches Profil verwendet wird, das die Auslasswinkel (  alpha  2 ,  beta  3 ) vermindern kann, ist es möglich, den Sekundärströmungsverlust  abhängig von einer Zunahme der Schaufellänge zu vermindern. 



   Die vorliegende Ausführungsform wurde durch geschicktes Ausnützen  der oben genannten Vorteile gemacht und in dem Hochdruckturbinenabschnitt  16 der Dampfturbine, die die Auslegungserfordernisse erfüllt: einen  Hauptdampfdruck von 100 kg/cm<2> oder mehr; eine Hauptdampftemperatur  von 500 DEG C oder mehr; eine Nennausgangsleistung von 100 MW oder  mehr;

   und eine mit einer Drehzahl von 3000 U/min drehende Einheit,  die mit einer letztstufigen Laufschaufel der Turbine mit einer effektiven  Schaufellänge von 91,4 cm ausgerüstet ist, oder eine mit einer Drehzahl  von 3600 U/min drehenden Einheit, die mit einer letztstufigen Laufschaufel  der Turbine mit einer effektiven Schaufellänge von 85,1 cm oder mehr  ausgerüstet ist, wird ein Profil eingebaut, das das Verengungs-/Abstandsverhältnis    (S N /t N ) bei dem mittleren Radius der Turbinendüse 33 im Bereich  von 0,15 bis 0,21 festlegen kann, und das Verengungs-/Abstandsverhältnis  (S B /t B ) bei dem mittleren Radius der Turbinenlaufschaufel 34  in dem Bereich von 0,27 bis 0,33 festlegen kann. 



   Da das neue Profil, das das Verengungs-/Abstandsverhältnis (S N /t  N ) des mittleren Radius der Turbinendüse 33 auf den Bereich von  0,15 bis 0,21 festlegen kann und das Verengungs-/Abstandsverhältnis  (S B /t B ) bei dem mittleren Radius der Turbinenlaufschaufel 34  im Bereich von 0,27 bis 0,33 festlegen kann, in dem Hochdruckturbinenabschnitt  16 enthalten ist, ist es daher bei der vorliegenden Ausführungsform  möglich, den Hochdruckturbinenabschnitt 16 mit hohem Turbinenstufenwirkungsgrad  zu betreiben. 



   Fig. 15 ist eine schematische Ansicht eines senkrechten Schnittes,  teilweise weggeschnitten, einer fünften Ausführungsform der erfindungsgemässen  Dampfturbine. 



   Die Dampfturbine dieser fünften Ausführungsform wird für einen Hochdruck-Erststufenteil  36a des Hochdruckturbinenabschnitts 16 verwendet, und wenn ein Durchmesser  eines Hoch-Mitteldruck-Zwischendurchführungsteils (Büchsenteils)  37 als OD 1  definiert wird und ein Durchmesser eines Durchführungsteils  (Büchsenteils) für die zweite Stufe der Hochdruckturbine 38 an einem  Hochdruck-Zweitstufen-Teil 36b als OD 2  definiert ist, werden die  jeweiligen Durchmesser für OD 1  und OD 2  an den Durchführungsteilen  37, 38 derart festgesetzt, dass OD 1  < OD 2  ist, und ein Turbinenrotor  (Turbinenwelle 39) wird derart    festgelegt, dass er einen Wellenradius  aufweist, der die im Betrieb erzeugten Schubkräfte aushalten kann.                                                             



   Der Hochdruckturbinenabschnitt 16 der vorliegenden Ausführungsform  ist von der Axialströmungsbauweise, bei der der Hochdruck-Erststufen-Teil  36a, der Hochdruck-Zweitstufen-Teil 36b und Ähnliches in dieser Folge  längs der Strömungsrichtung des Dampfes ST angeordnet sind. 



   Jeder des Hochdruck-Erststufen-Teils 36a und des Hochdruck-Zweitstufen-Teils  36b umfasst in Kombination die Turbinendüse 33 und die Turbinenlaufschaufel  34, die in einer Ringlinie längs der Umfangsrichtung des Turbinenrotors  39 angeordnet sind. Weiter ist die Turbinendüse 33 an jedem ihrer  Enden von einem ringförmigen Blendenaussenring 40 und einem Blendeninnenring  41 gehalten. Weiter ist die Turbinenlaufschaufel 34 an einem Turbinenrad  42 befestigt, das integral mit dem Turbinenrotor 39 ausgebildet ist.                                                           



   Zusätzlich ist der Hochdruckturbinenabschnitt 16 der folgenden Ausführungsform  mit einem Mitteldruckturbinenabschnitt (nicht dargestellt) versehen,  der folgend zur Einlassseite des Dampfes ST eingebaut ist, sowie  mit dem Hoch-Mitteldruck-Zwischendurchführungsteil 37 versehen, um  den Hochdruckturbinenabschnitt 16 von dem Mitteldruckturbinenabschnitt  zu trennen. Dieser Hoch-Mitteldruck-Zwischendurchführungsteil 37  ist derart konfiguriert, dass der Durchmesser OD 1  kleiner als der  Durchmesser OD 2  des Durchführungsteils für die zweite Stufe der  Hochdruckturbine 38 ist. 



     Es sei erwähnt, dass die von dem Turbinenrotor 39 erzeugte Schubkraft  durch die Druckdifferenz hervorgerufen wird, die auf das Turbinenrad  42 wirkt, in dem die Turbinenlaufschaufel 34 befestigt ist, und wenn  der Druck P 2  auf der stromaufwärtigen Seite des Dampfes ST grösser  ist als der Druck P 3  auf der stromabwärtigen Seite des Dampfes  ST, wird die Schubkraft in der gleichen Richtung erzeugt wie die  Strömungsrichtung des Dampfes ST. Da in der Dampfturbine gemäss Fig.

    14 die Schubkräfte der Niederdruckturbinenabschnitte 6a und 6b sich  gegenseitig aufheben, da dieser Abschnitte von der Doppelströmungsbauart  sind und deren Strömungsrichtungen einander entgegengesetzt sind,  ist es daher notwendig, den Wellenradius des Hoch-Mittel-Niederdruck-integrierten  Turbinenrotors 4 unter Betrachtung nur der Schubkraftdifferenz zwischen  dem Hochdruckturbinenabschnitt 2 und dem Mitteldruckturbinenabschnitt  3 festzulegen. 



   Im Fall der Dampfturbine der Fig. 18 jedoch, ist, obwohl der Hochdruckturbinenabschnitt  2 und die Mitteldruckturbine 3 zueinander entgegengesetzt sind, der  Niederdruckturbinenabschnitt 6 in Einzelströmungsbauart, sodass die  auf den Niederdruckturbinenabschnitt 6 wirkende Schubkraft in der  gleichen Richtung wie die des Mitteldruckturbinenabschnitts 6 ist.  Folglich ergibt sich die auf den Hoch-Mittel-Niederdruck-integrierten  Turbinenrotor 4 und die ganze Niederdruckturbine 6 wirkende Schubkraft  aus dem folgenden Ausdruck: 



   (Auf den Hochdruckturbinenabschnitt 16 wirkende Schubkraft) - (auf  den Mitteldruckturbinenabschnitt 17 wirkende Schubkraft + auf den  Niederdruckturbinenabschnitt 18 wirkende Schubkraft), was im Ergebnis  dazu führt, dass die    auf den Niederdruckturbinenabschnitt 6 wirkende  Schubkraft vergrössert ist. In dem Fall, in dem die auf den Niederdruckturbinenabschnitt  6 wirkende Schubkraft vergrössert wird, muss diese vergrösserte Schubkraft  bei der Festlegung des Wellenradius des Niederdruckturbinenrotors  7 berücksichtigt werden. 



   Genauer ist es bei der Dampfturbine, die die folgenden Auslegungserfordernisse  erfüllt: einen Hauptdampfdruck von 100 kg/cm<2> oder mehr; eine Hauptdampftemperatur  von 500 DEG C oder mehr; eine Nennausgangsleistung von 100 MW oder  mehr; und eine mit einer Drehzahl von 3000 U/min drehende Einheit,  die mit einer letztstufigen Laufschaufel der Turbine mit einer effektiven  Schaufellänge von 91,4 cm oder mehr ausgerüstet ist, oder eine mit  einer Drehzahl von 3600 U/min drehende Einheit, die mit einer letztstufigen  Laufschaufel der Turbine mit einer effektiven Schaufellänge von 85,1  cm oder mehr ausgerüstet ist, notwendig, die Festlegung der Wellenradien  des gesamten Turbinenrotors ausreichend zu berücksichtigen,

   indem  die Zunahme der Schubkraft zu dem Niederdruckturbinenabschnitt 6  hin auf Grund der Verlängerung der letztstufigen Laufschaufel und  dem Schublagerverlust auf Grund der Vergrösserung der Schublager,  die den ganzen Turbinenrotor tragen, sowie die Abnahme der Turbinenausgangsleistung  zu berücksichtigen. 



   Bei der Dampfturbine entsprechend dieser fünften Ausführungsform  wird angenommen, dass, da durch das Festlegen des Durchmessers OD  1  des Hoch-Mitteldruck-Zwischendurchführungsteils 37 kleiner als  der Durchmesser OD 2  des Durchführungsteils für die zweite Stufe  38 der Hochdruckturbine, die Fläche, auf die der Druck P 2  auf der  strom   aufwärtigen Seite des Turbinenrades 42 an dem Hochdruck-Erststufen-Teil  36a wirkt, vergrössert ist, die Schubkraft auf die Hochdruckseite  des Hochdruck-Erststufen-Teils 36a vergrössert ist und deshalb die  Schubkraft auf die Niederdruckseite entsprechend vermindert ist,  sodass es möglich ist, die Verminderung der Turbinenausgangsleistung  zu unterdrücken. Eine solche Annahme kann beispielsweise für die  zweite und die dritte Stufe anwendbar sein.

   Wenn die Wirkung der  Unterdrückung der Verminderung der Turbinenausgangsleistung in Betracht  gezogen wird, könnte sie jedoch am wirksamsten auf den Hochdruck-Erst-Stufen-Teil  36a angewandt werden. Wenn der Durchmesser OD 1  des Hoch-Mitteldruck-Zwischendurchführungsteils  37 zu klein gewählt wird, werden dadurch jedoch eine Abnahme der  Festigkeit und Schwingungen der Welle verursacht. 



   Wenn bei einer Dampfturbine der vorliegenden Ausführungsform, die  die vorgenannten Auslegungserfordernisse erfüllt, der Durchmesser  des Hoch-Mitteldruck-Zwischendurchführungsteils 37 durch OD 1  gegeben  ist, und der Durchmesser des Durchführungsteils der zweiten Stufe  38 der Hochdruckturbine durch OD 2  gegeben ist, wird der Durchmesser  OD 1  des Hoch-Mitteldruck-Zwischendurchführungsteils 37 festgelegt  zu OD 1 = (0,95 bis 0,98) x OD 2  



   Der vorgenannte Durchmesser OD 2  ist ein bevorzugter Anwendungswert,  der durch eine Modellturbine abgesichert ist. 



     Da, wie vorstehend beschrieben, bei der vorliegenden Ausführungsform  die Beziehung zwischen dem Durchmesser OD 1  des Hoch-Mitteldruck-Zwischendurchführungsteils  37 und dem Durchmesser OD 2  des Durchführungsteils für die zweite  Stufe 38 der Hochdruckturbine durch die Gleichung OD 1  (0,95 bis  0,98) x OD 2  dargestellt ist, ist es möglich, die Dampfturbine bezüglich  der während des Betriebs erzeugten Schubkraft stabil zu betreiben  und eine Verminderung der Turbinenausgangsleistung während des Betriebs  zu unterdrücken. 



   Fig. 16 ist eine schematische Ansicht eines senkrechten Schnittes  einer sechsten Ausführungsform der erfindungsgemässen Dampfturbine.                                                            



   Die Dampfturbine dieser sechsten Ausführungsform wird beispielsweise  für die Hoch-Mittel-Niederdruck-integrierte Bauart angewendet und  ist so aufgebaut, dass ein Hochdruckturbinenabschnitt 16, ein Mitteldruckturbinenabschnitt  17 und ein Niederdruckturbinenabschnitt 18 in einem Hoch-Mittel-Niederdruck-integrierten  Turbinengehäuse 15 aufgenommen sind.

   Ein Hoch-Mittel-Niederdruck-integrierter  Turbinenrotor 19 hat zwei Enden, wobei eines seiner Enden auf der  Seite des Hochdruckturbinenabschnitts 16 von einem hochdruckseitigen  Achslager 22a aufgenommen ist, das in einem auf einem Sockel angeordneten  Hochdrucklagergehäuse 21a untergebracht ist, während das andere Ende  auf der Seite des Niederdruckturbinenabschnitts 18 von einem niederdruckseitigen  Achslager 22b getragen wird, das in einem auf einem Sockel 20b angeordneten  Niederdrucklagergehäuse 21b aufgenommen ist. 



     Weiter ist bei der Dampfturbine der vorliegenden Ausführungsform  eine Öffnung 43 der Turbinenauslasshaube 23, die für die so genannte  abwärts auslassende Bauart charakteristisch ist, auf der stromabwärtigen  Seite des Hoch-Mittel-Niederdruck-integrierten Turbinengehäuses 15  vorgesehen, und eine Verbindungskörperwand 24 zum Verbinden des Ausnehmungsbereiches  25 mit dem Kondensator ist auf dessen Boden- bzw. Unterseite vorgesehen.  Der Ausnehmungsbereich 25 ist auf der Seite des niederdruckseitigen  Achslagers 22b der Turbinenauslasshaube 23 zu einer kegeligen bzw.  konischen Gestalt geformt. 



   Wenn der Innendurchmesser des Dampfpfades 44 in dem Hochdruck-Zweitstufen-Teil  36b des Hochdruckturbinenabschnitts 16 durch OD H  P  gegeben ist,  und der Innendurchmesser des Dampfpfades 46 in einer Mitteldruck-Erststufe  45 des Mitteldruckturbinenabschnitts 17 durch OD IP  gegeben ist,  wird bei der Dampfturbine der vorliegenden Ausführungsform mit der  oben beschriebenen Konfiguration das Verhältnis der Innendurchmesser  (OD IP /OD H P ) in dem Bereich festgelegt: 



   



   1,2 <= OD IP /OD HP < 1,5. 



   



   Bei der Dampfturbine entsprechend der vorliegenden Ausführungsform,  die die vorliegenden Auslegungserfordernisse erfüllt: einen Hauptdampfdruck  von 100 kg/cm<2> oder mehr; eine Hauptdampftemperatur von 500 DEG  C oder mehr; eine Nennausgangsleistung von 100 MW oder mehr; und  eine mit einer Drehzahl von 3000 U/min drehenden Einheit, die mit  einer letztstufigen Laufschaufel der Turbine mit einer effektiven  Schaufellänge von 91,4 cm oder mehr ausgerüstet ist, oder eine mit  einer Drehzahl von 3600 U/min    drehende Einheit, die mit einer  letztstufigen Laufschaufel der Turbine mit einer effektiven Schaufellänge  von 85,1 cm oder mehr ausgerüstet ist, sinkt die Dampftemperatur  nach Abschluss der Expansionsarbeit in den Hochdruckturbinenabschnitt  16 auf 360 DEG C und das spezifische Volumen ist zu diesem Zeitpunkt  viermal so hoch wie das zum Zeitpunkt des Betriebsbeginns.

   



   Weiter wird der aus dem Hochdruckturbinenabschnitt 16 austretende  Dampf wieder auf eine Temperatur gleich oder grösser als 500 DEG  C erhitzt und das spezifische Volumen wird dabei auf das 1,4fache  dessen am Ausgang des Hochdruckturbinenabschnitts 16 vergrössert.  Da ein teilweiser Dampfabzug aus dem Hochdruckturbinenabschnitt 16  erfolgt, ist jedoch die Volumenströmung zum Zeitpunkt der Strömung  in dem Dampfpfad 46 des Mitteldruck-Erststufen-Teils 47 in dem Mitteldruckturbinenabschnitt  17 dreimal so hoch wie zum Zeitpunkt der Strömung durch den Dampfpfad  44 des Hochdruck-Zweitstufen-Teils 36b in dem Hochdruckturbinenabschnitt  16. 



   Zusätzlich ist der Hauptdampfdruck des in dem Hochdruckturbinenabschnitt  16 strömenden Dampfes gleich oder grösser als 100 kg/cm<2>, wohingegen  der Hauptdampfdruck des in dem Mitteldruckturbinenabschnitt 17 strömenden  Dampfes einige zehn kg/cm<2> beträgt, sodass selbst, wenn die Druckverhältnisse  hinter und vor der Turbinenschaufelanordnung einander gleich sind,  der Druckunterschied auf einen Bruchteil dessen des Hochdruckturbinenabschnitts  16 vermindert werden kann. Entsprechend kann die Schaufellänge des  Mittel-Erststufen-Teils 45 in dem Mitteldruckturbinenabschnitt 17  2-2,5 Mal länger sein als    die des Hochdruck-Zweitstufen-Teils  36b in dem Hochdruckturbinenabschnitt 16. 



   Daher ist es bei der vorliegenden Ausführungsform, weil die Schaufel  derart entworfen ist, dass die axiale Strömungsgeschwindigkeit längs  der radialen Richtung (Richtung der Schaufellänge) konstant ist,  vorteilhaft, das Innendurchmesserverhältnis von OD IP /OD H  P  zwischen  dem Innenumfangsdurchmesser OD HP  des Dampfpfades 44 des Hochdruck-Zweitstufen-Teils  36b in dem Hochdruckturbinenabschnitt 16 und dem Innendurchmesser  OD IP  des Dampfpfades 46 des Mitteldruck-Erststufen-Teils 45 in  dem Mitteldruckabschnitt 17 auf den Bereich festzulegen: 



   



   1,2 <= OD IP /OD HP <= 1,5. 



   



   Da, wie vorstehend beschrieben, das Verhältnis der Innendurchmesser  OD IP  / OD H  P  auf den Bereich von 1,2  <=  OD IP /OD H  P  <=  1,5 festgesetzt ist, ist es bei der sechsten Ausführungsform möglich,  die Dampfturbine zu betreiben und dabei den Turbinenstufenwirkungsgrad  hoch zu halten. 



   Wie vorstehend entsprechend den verschiedenen Ausführungsformen der  Erfindung beschrieben, wird es möglich, je Turbinenstufe eine grosse  Arbeit zu erzeugen und deren stabilen Betrieb zu ermöglichen, indem  die Lagerstutzweite vermindert wird. 



   Es sei darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf  die beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen beschränkt ist und  viele andere Änderungen und Modifizierungen vorgenommen werden können,  ohne den Umfang der beigefügten Ansprüche zu verlassen.

Claims (8)

1. Dampfturbine, die in Kombination wenigstens zwei aus einem Hochdruckturbinenabschnitt (16), einem Mitteldruckturbinenabschnitt (17) und einem Niederdruckturbinenabschnitt (18) in einem einzigen Turbinengehäuse (15) enthält und die folgenden Auslegungserfordernisse erfüllt: einen Hauptdampfdruck von 100 kg/cm<2> oder mehr; eine Hauptdampftemperatur von 500 DEG C oder mehr; eine Nennausgangsleistung von 100 MW oder mehr;

und eine mit einer Drehzahl von 3000 U/min drehende Einheit (19), die mit einer letztstufigen Laufschaufel der Turbine mit einer effektiven Schaufellänge von 91,4 cm oder mehr ausgerüstet ist, oder eine mit einer Drehzahl von 3600 U/min drehende Einheit, die mit einer letztstufigen Laufschaufel der Turbine mit einer effektiven Schaufellänge von 85,1 cm oder mehr ausgerüstet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Turbinenauslasskammer des Niederdruckturbinenabschnitts eine Struktur hat, die sich zu beiden Seiten einer Querrichtung des Turbinengehäuses (15) erstreckt.

2.

Dampfturbine gemäss Anspruch 1, wobei wenn eine Verengungsfläche einer Turbinendüse durch A N gegeben ist und eine Verengungsfläche einer Turbinenlaufschaufel im Hochdruckturbinenabschnitt (16) durch A B gegeben ist, ein Verhältnis zwischen den beiden Verengungsflächen A B /A N innerhalb eines Bereichs von 1,6 <= A B /A N <= 1,8 festgelegt wird.

3. Dampfturbine gemäss Anspruch 1, wobei ein Innenradius einer Turbinenlaufschaufel in einer Turbinenstufe des Hochdruckturbinenabschnitts (16) längs einer Strömungsrichtung eines Dampfes allmählich zunimmt und, wenn der Innenradius der Turbinenlaufschaufel als Rr definiert ist, und ein Innenradius einer Turbinenlaufschaufel in der nächsten Stufe der Hochdruckturbine als Rrn definiert ist, ein Verhältnis der beiden Radien (Rrn/Rn) innerhalb eines Bereichs von 1 <= Rrn/Rr <= 1,05 festgelegt wird.

4. Dampfturbine gemäss Anspruch 1, wobei ein Innenradius einer Turbinenlaufschaufel in einer Turbinenstufe des Mitteldruckturbinenabschnitts (17) längs einer Strömungsrichtung eines Dampfes allmählich zunimmt und wenn der Innenradius der Turbinenlaufschaufel als Rr definiert ist, und ein Innenradius einer Turbinenlaufschaufel in der nächsten Stufe der Mitteldruckturbine als Rrn definiert ist, ein Verhältnis der beiden Radien (Rrn/Rn) innerhalb eines Bereichs von 1 <= Rrn/Rr <= 1,1 festgelegt wird.

5. Dampfturbine gemäss Anspruch 1, wobei die Anzahl der Turbinenstufen des Hochdruckturbinenabschnitts (16) sieben bis zehn beträgt, die Anzahl von Turbinenstufen des Mitteldruckturbinenabschnitts (17) vier bis sieben beträgt und die Anzahl von Turbinenstufen des Niederdruckturbinenabschnitts (18) fünf bis sieben beträgt.

6.

Dampfturbine gemäss Anspruch 1, wobei ein Verengungs-/Abstandsverhältnis (S N /t N ) bei einem mittleren Radius einer Turbinendüse des Hochdruckturbinenabschnitts (16) innerhalb eines Bereichs von S N /t N = 0,15 bis 0,21 festgelegt wird, während ein Verengungs-/Abstandsverhältnis (S B /t B ) bei einem mittleren Radius der Turbinenlaufschaufel des Hochdruckturbinenabschnittes (16) innerhalb eines Bereichs von S B /t B = 0,27 bis 0,33 festgelegt wird.

7.

Dampfturbine gemäss Anspruch 1, wobei eine Strömungsrichtung eines durch die Turbinenstufen des Hochdruckturbinenabschnitts (16) strömenden Dampfes und die Strömungsrichtung des durch die Turbinenstufen des Mitteldruckturbinenabschnitts (17) strömenden Dampfes einander entgegengesetzt sind, und wenn ein Durchmesser eines Hoch-Mitteldruck-Zwischendurchführungsteils, der den Hochdruckturbinenabschnitt und den Mitteldruckturbinenabschnitt definiert, als OD 1 definiert ist, und ein Durchmesser eines Hochdruckturbinen-Zweistufen-Durchführungsteils des Hochdruckturbinenabschnitts als OD 2 definiert ist, der Durchmesser OD 1 des Hoch-Mitteldruck-Zwischenführungsteils innerhalb eines Bereiches von OD 1 = (0,95 bis 0,98) x OD 2 festgelegt ist.

8.

Dampfturbine gemäss Anspruch 1, wobei ein Innendurchmesser eines Strömungspfades in einem Hochdruck-Zweistufen-Teil des Hochdruckturbinenabschnitts (16) als OD H P definiert ist, und ein Innendurchmesser eines Strömungspfades in einem -Mitteldruck-Erststufen-Teil des Mitteldruckturbinenabschnitts (17) als OD IP definiert ist, das Verhältnis der beiden Innendurchmesser OD HP /OD IP innerhalb des Bereichs von 1,2 <= OD HP /OD IP <= 1,5 festgelegt ist.