JP2000220403A - 蒸気タービン - Google Patents
蒸気タービンInfo
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- JP2000220403A JP2000220403A JP11023021A JP2302199A JP2000220403A JP 2000220403 A JP2000220403 A JP 2000220403A JP 11023021 A JP11023021 A JP 11023021A JP 2302199 A JP2302199 A JP 2302199A JP 2000220403 A JP2000220403 A JP 2000220403A
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- JP
- Japan
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- turbine
- pressure
- heat treatment
- installation position
- low
- Prior art date
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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
- F01D1/00—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines
- F01D1/02—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines with stationary working-fluid guiding means and bladed or like rotor, e.g. multi-bladed impulse steam turbines
- F01D1/04—Non-positive-displacement machines or engines, e.g. steam turbines with stationary working-fluid guiding means and bladed or like rotor, e.g. multi-bladed impulse steam turbines traversed by the working-fluid substantially axially
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
- F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
- F05D2260/00—Function
- F05D2260/20—Heat transfer, e.g. cooling
- F05D2260/231—Preventing heat transfer
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】タービン高圧部およびタービン中圧部のうち、
少なくとも一つ以上が高温強度に優れ、タービン低圧部
が引張強度および靭性に優れたタービンロータを備えた
蒸気タービンを提供する。 【解決手段】本発明に係る蒸気タービンは、タービン低
圧部３の最終段落におけるタービン動翼７の設置位置か
ら温度を異にして傾斜熱処理を行う際に設ける仕切板１
１の設置位置までの軸方向距離をＡとし、上記タービン
動翼７の翼長をＢとし、上記タービン低圧部３の最終段
落の一つ前の段落から仕切板１１の設置位置までの軸方
向距離をＣとするとき、仕切板１１の設置位置を、 【数１】 の範囲に設定した。
少なくとも一つ以上が高温強度に優れ、タービン低圧部
が引張強度および靭性に優れたタービンロータを備えた
蒸気タービンを提供する。 【解決手段】本発明に係る蒸気タービンは、タービン低
圧部３の最終段落におけるタービン動翼７の設置位置か
ら温度を異にして傾斜熱処理を行う際に設ける仕切板１
１の設置位置までの軸方向距離をＡとし、上記タービン
動翼７の翼長をＢとし、上記タービン低圧部３の最終段
落の一つ前の段落から仕切板１１の設置位置までの軸方
向距離をＣとするとき、仕切板１１の設置位置を、 【数１】 の範囲に設定した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高圧タービン、中
圧タービン、および低圧タービンのうち、いずれか二つ
以上を組み合わせて一つのタービンケーシング内に収容
させた蒸気タービンに関する。
圧タービン、および低圧タービンのうち、いずれか二つ
以上を組み合わせて一つのタービンケーシング内に収容
させた蒸気タービンに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、蒸気タービンは、その出力を増加
させるために、タービンケーシングを、高圧タービンケ
ーシング、中圧タービンケーシングおよび低圧タービン
ケーシングに区分けし、各ケーシング内にタービンノズ
ルおよびタービン動翼を備えたタービンロータ（タービ
ン軸）を収容して高圧タービン、中圧タービンおよび低
圧タービンを構成し、高、中、低の各タービンのタービ
ンロータを互に軸直結して列車状に配置させた、いわゆ
るパワートレインとして運転を行っていた。
させるために、タービンケーシングを、高圧タービンケ
ーシング、中圧タービンケーシングおよび低圧タービン
ケーシングに区分けし、各ケーシング内にタービンノズ
ルおよびタービン動翼を備えたタービンロータ（タービ
ン軸）を収容して高圧タービン、中圧タービンおよび低
圧タービンを構成し、高、中、低の各タービンのタービ
ンロータを互に軸直結して列車状に配置させた、いわゆ
るパワートレインとして運転を行っていた。
【０００３】高、中、低の各タービンをパワートレイン
として配置すると、蒸気タービンは、その出力の大小に
もよるが、少なくとも約３０ｍ以上にも及ぶ長スパンに
なるため、高圧タービン、中圧タービンおよび低圧ター
ビンのいずれか二つ以上を組み合わせて一つのケーシン
グ内に収容させてスパンを短くする、いわゆる高低圧一
体タイプまたは高中圧一体タイプのものが実現してい
る。
として配置すると、蒸気タービンは、その出力の大小に
もよるが、少なくとも約３０ｍ以上にも及ぶ長スパンに
なるため、高圧タービン、中圧タービンおよび低圧ター
ビンのいずれか二つ以上を組み合わせて一つのケーシン
グ内に収容させてスパンを短くする、いわゆる高低圧一
体タイプまたは高中圧一体タイプのものが実現してい
る。
【０００４】蒸気タービンを、高低圧一体タイプおよび
高中圧一体タイプのいずれかのタイプにすると、タービ
ンロータは、必然的に圧力、温度の異なる蒸気を扱わな
ければならなくなる。しかし、最近では、一つのタービ
ンロータに対し、熱処理条件を異ならしめて圧力、温度
の高い蒸気にさらされる部分に高温強度をもたせ、圧
力、温度の比較的低い蒸気にさらされる部分に引張り強
度および低温靭性をもたせた高低圧一体タービンロータ
または高中圧一体タービンロータが実現し、数多くの実
績を収めている。
高中圧一体タイプのいずれかのタイプにすると、タービ
ンロータは、必然的に圧力、温度の異なる蒸気を扱わな
ければならなくなる。しかし、最近では、一つのタービ
ンロータに対し、熱処理条件を異ならしめて圧力、温度
の高い蒸気にさらされる部分に高温強度をもたせ、圧
力、温度の比較的低い蒸気にさらされる部分に引張り強
度および低温靭性をもたせた高低圧一体タービンロータ
または高中圧一体タービンロータが実現し、数多くの実
績を収めている。
【０００５】また、最近の火力発電プラントでは、ひと
ころのコンベンショナル発電プラントに代ってガスター
ビンに蒸気タービンおよび排熱回収を組み合わせたコン
バインドサイクル発電プラントが数多く実施されてい
る。
ころのコンベンショナル発電プラントに代ってガスター
ビンに蒸気タービンおよび排熱回収を組み合わせたコン
バインドサイクル発電プラントが数多く実施されてい
る。
【０００６】このコンバインドサイクル発電プラントに
実施される蒸気タービンは、ガスタービンの現状の出力
１００MWとの関係から１００MWの出力のものを選定する
一方、蒸気圧力として１００kg／cm2 、蒸気温度として
５００℃に設定するとともに、低圧タービンの最終段落
のタービン動翼を回転数３０００rpm の５０Hz地区で３
６インチ以上の翼高にし、または回転数３６００rpm の
６０Hz地区で３３．５インチ以上の翼高にして使用され
ている。この場合、蒸気タービンは、ガスタービンに軸
直結させる、いわゆる一軸タイプにする関係上、高低圧
一体タイプまたは高中低圧一体タイプを採用して軸受ス
パンを短くし、設置面積を少なくさせている。
実施される蒸気タービンは、ガスタービンの現状の出力
１００MWとの関係から１００MWの出力のものを選定する
一方、蒸気圧力として１００kg／cm2 、蒸気温度として
５００℃に設定するとともに、低圧タービンの最終段落
のタービン動翼を回転数３０００rpm の５０Hz地区で３
６インチ以上の翼高にし、または回転数３６００rpm の
６０Hz地区で３３．５インチ以上の翼高にして使用され
ている。この場合、蒸気タービンは、ガスタービンに軸
直結させる、いわゆる一軸タイプにする関係上、高低圧
一体タイプまたは高中低圧一体タイプを採用して軸受ス
パンを短くし、設置面積を少なくさせている。
【０００７】このように、コンベンショナル発電プラン
トに代って主流を占めつつあるコンバインドサイクル発
電プラントは、ガスタービンに蒸気タービンを軸直結さ
せた軸数を５軸系列以上にして合計出力１０００MW以上
にするとともに、蒸気タービンを高低圧一体タイプまた
は高中低圧一体タイプにし、５軸系列の設置面積をより
一層少なくさせて土地の有効活用を図っていた。
トに代って主流を占めつつあるコンバインドサイクル発
電プラントは、ガスタービンに蒸気タービンを軸直結さ
せた軸数を５軸系列以上にして合計出力１０００MW以上
にするとともに、蒸気タービンを高低圧一体タイプまた
は高中低圧一体タイプにし、５軸系列の設置面積をより
一層少なくさせて土地の有効活用を図っていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】最近の火力発電プラン
トでは、コンバインドサイクル発電プラントに実施する
蒸気タービンを、高低圧一体タイプまたは高中低圧一体
タイプのいずれかを選定し、設置面積をより一層少なく
させているにしても、以下に示すいくつかの問題点があ
る。
トでは、コンバインドサイクル発電プラントに実施する
蒸気タービンを、高低圧一体タイプまたは高中低圧一体
タイプのいずれかを選定し、設置面積をより一層少なく
させているにしても、以下に示すいくつかの問題点があ
る。
【０００９】（１）一つのタービンロータに高中低圧部
または高低圧部を備えるとともに、高中圧部に高温強度
（クリープ強度）を持たせる一方、低圧部に高引張強度
と高靭性とを持たせた蒸気タービンにおいて、高温強度
と高引張強度等との相反する機能を同時に満し、かつ今
以上に強度を増加させるには既に限界になりつつある。
つまり、蒸気タービンの単機容量を今以上に増加させる
場合、必然的に蒸気の高温化とタービン翼の長翼化とが
必要になってくるが、これに対し、従来の高中低部また
は高低部を備えたタービンロータでは高温化対策および
振動化対策を含めてその強度を充分に保証することが難
しくなってきている。このため、蒸気の高温化等に対処
するタービンロータの強度保証には、何らかの対策が必
要とされていた。
または高低圧部を備えるとともに、高中圧部に高温強度
（クリープ強度）を持たせる一方、低圧部に高引張強度
と高靭性とを持たせた蒸気タービンにおいて、高温強度
と高引張強度等との相反する機能を同時に満し、かつ今
以上に強度を増加させるには既に限界になりつつある。
つまり、蒸気タービンの単機容量を今以上に増加させる
場合、必然的に蒸気の高温化とタービン翼の長翼化とが
必要になってくるが、これに対し、従来の高中低部また
は高低部を備えたタービンロータでは高温化対策および
振動化対策を含めてその強度を充分に保証することが難
しくなってきている。このため、蒸気の高温化等に対処
するタービンロータの強度保証には、何らかの対策が必
要とされていた。
【００１０】（２）また、高中圧部または高圧部に高温
強度を持たせ、低圧部に引張強さおよび靭性を持たせる
ために、高中圧部等と低圧部とのそれぞれの熱処理温度
を異ならせる場合、高中圧部等と低圧部との間には隙間
を設け、この隙間に仕切板を設けて温度傾斜熱処理を行
っている。
強度を持たせ、低圧部に引張強さおよび靭性を持たせる
ために、高中圧部等と低圧部とのそれぞれの熱処理温度
を異ならせる場合、高中圧部等と低圧部との間には隙間
を設け、この隙間に仕切板を設けて温度傾斜熱処理を行
っている。
【００１１】しかし、隙間の溝底（以下ヒートグルー
ブ）の曲率半径が小さいと、温度傾斜熱処理の際、ター
ビンロータは焼き割れが生じる等の問題点があった。
ブ）の曲率半径が小さいと、温度傾斜熱処理の際、ター
ビンロータは焼き割れが生じる等の問題点があった。
【００１２】（３）高中圧部等と低圧部との間に隙間を
設け、隙間に仕切板を設置して温度傾斜熱処理を行う場
合、仕切板の設置位置が蒸気温度４００℃以上である
と、熱処理後の高中圧部等は高温強度が充分でなく、ま
た高温靭性に欠ける不具合、不都合があった。
設け、隙間に仕切板を設置して温度傾斜熱処理を行う場
合、仕切板の設置位置が蒸気温度４００℃以上である
と、熱処理後の高中圧部等は高温強度が充分でなく、ま
た高温靭性に欠ける不具合、不都合があった。
【００１３】（４）高中圧部等と低圧部との温度傾斜熱
処理を行うにあたり、タービンロータは仕切板の設置位
置を確保する必要上、隙間を設けているが、必然的にそ
のスパンが長くなっている。このため、仕切板の設置位
置を確保する際、タービンロータはそのスパンを短くし
て仕切板の設置位置を確保する考慮が必要とされる。
処理を行うにあたり、タービンロータは仕切板の設置位
置を確保する必要上、隙間を設けているが、必然的にそ
のスパンが長くなっている。このため、仕切板の設置位
置を確保する際、タービンロータはそのスパンを短くし
て仕切板の設置位置を確保する考慮が必要とされる。
【００１４】本発明は、このような事情に基づいてなさ
れたもので、単機容量の増加に伴う蒸気の高温化、ター
ビン翼の長翼化に対して高中低圧部または高低圧部を備
えたタービンロータの強度が充分に保証できる蒸気ター
ビンを提供することを目的とする。
れたもので、単機容量の増加に伴う蒸気の高温化、ター
ビン翼の長翼化に対して高中低圧部または高低圧部を備
えたタービンロータの強度が充分に保証できる蒸気ター
ビンを提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明に係る蒸気タービ
ンは、上記目的を達成するために、請求項１に記載した
ように、タービン高圧部、タービン中圧部およびタービ
ン低圧部のうち、少なくとも二つ以上を組み合せるとと
もに、各圧力部に対する熱処理温度を異にする傾斜熱処
理を行ったタービンロータを軸受で軸支してタービンケ
ーシングに収容した蒸気タービンにおいて、上記タービ
ン低圧部の最終段落におけるタービン動翼の設置位置か
ら上記各圧力部に対する熱処理温度を異にする傾斜熱処
理を行う際に設ける仕切板の設置位置までの軸方向距離
をＡとし、上記タービン動翼の翼長をＢとし、上記ター
ビン低圧部の最終段落の一つ前の段落から上記仕切板の
設置位置までの軸方向距離をＣとするとき、上記仕切板
の設置位置を、
ンは、上記目的を達成するために、請求項１に記載した
ように、タービン高圧部、タービン中圧部およびタービ
ン低圧部のうち、少なくとも二つ以上を組み合せるとと
もに、各圧力部に対する熱処理温度を異にする傾斜熱処
理を行ったタービンロータを軸受で軸支してタービンケ
ーシングに収容した蒸気タービンにおいて、上記タービ
ン低圧部の最終段落におけるタービン動翼の設置位置か
ら上記各圧力部に対する熱処理温度を異にする傾斜熱処
理を行う際に設ける仕切板の設置位置までの軸方向距離
をＡとし、上記タービン動翼の翼長をＢとし、上記ター
ビン低圧部の最終段落の一つ前の段落から上記仕切板の
設置位置までの軸方向距離をＣとするとき、上記仕切板
の設置位置を、
【数８】 の範囲に設定したものである。
【００１６】また、本発明に係る蒸気タービンは、上記
目的を達成するために、請求項２に記載したように、タ
ービン高圧部、タービン中圧部およびタービン低圧部の
うち、少なくとも二つ以上を組み合せるとともに、各圧
力部に対する熱処理温度を異にする傾斜熱処理を行った
タービンロータを軸受で軸支してタービンケーシングに
収容した蒸気タービンにおいて、上記タービン低圧部の
最終段落におけるタービン動翼の設置位置から上記各圧
力部に対する熱処理温度を異にする傾斜熱処理を行う際
に設ける仕切板の設置位置までの軸方向距離をＡとし、
上記タービン動翼の翼長をＢとし、上記タービン低圧部
の最終段落の一つ前の段落から上記仕切板の設置位置ま
での軸方向距離をＣとするとき、上記仕切板の設置位置
を、
目的を達成するために、請求項２に記載したように、タ
ービン高圧部、タービン中圧部およびタービン低圧部の
うち、少なくとも二つ以上を組み合せるとともに、各圧
力部に対する熱処理温度を異にする傾斜熱処理を行った
タービンロータを軸受で軸支してタービンケーシングに
収容した蒸気タービンにおいて、上記タービン低圧部の
最終段落におけるタービン動翼の設置位置から上記各圧
力部に対する熱処理温度を異にする傾斜熱処理を行う際
に設ける仕切板の設置位置までの軸方向距離をＡとし、
上記タービン動翼の翼長をＢとし、上記タービン低圧部
の最終段落の一つ前の段落から上記仕切板の設置位置ま
での軸方向距離をＣとするとき、上記仕切板の設置位置
を、
【数９】 の範囲に設定するとともに、上記仕切板を設置する上記
タービンロータの隙間をＨとし、隙間の溝底の曲率半径
をＲとするとき、隙間Ｈおよび溝底曲率半径Ｒのそれぞ
れを、
タービンロータの隙間をＨとし、隙間の溝底の曲率半径
をＲとするとき、隙間Ｈおよび溝底曲率半径Ｒのそれぞ
れを、
【数１０】 の範囲に設定したものである。
【００１７】また、本発明に係る蒸気タービンは、上記
目的を達成するために、請求項３に記載したように、タ
ービン高圧部、タービン中圧部およびタービン低圧部の
うち、少なくとも二つ以上を組み合せるとともに、各圧
力部に対する熱処理温度を異にする傾斜熱処理を行った
タービンロータを軸受で軸支してタービンケーシングに
収容した蒸気タービンにおいて、上記タービン低圧部の
最終段落におけるタービン動翼の設置位置から上記各圧
力部に対する熱処理温度を異にする傾斜熱処理を行う際
に設ける仕切板の設置位置までの軸方向距離をＡとし、
上記タービン動翼の翼長をＢとし、上記タービン低圧部
の最終段落の一つ前の段落から上記仕切板の設置位置ま
での軸方向距離をＣとするとき、上記仕切板の設置位置
を、
目的を達成するために、請求項３に記載したように、タ
ービン高圧部、タービン中圧部およびタービン低圧部の
うち、少なくとも二つ以上を組み合せるとともに、各圧
力部に対する熱処理温度を異にする傾斜熱処理を行った
タービンロータを軸受で軸支してタービンケーシングに
収容した蒸気タービンにおいて、上記タービン低圧部の
最終段落におけるタービン動翼の設置位置から上記各圧
力部に対する熱処理温度を異にする傾斜熱処理を行う際
に設ける仕切板の設置位置までの軸方向距離をＡとし、
上記タービン動翼の翼長をＢとし、上記タービン低圧部
の最終段落の一つ前の段落から上記仕切板の設置位置ま
での軸方向距離をＣとするとき、上記仕切板の設置位置
を、
【数１１】 の範囲で、かつ蒸気温度が４００℃以下の位置に設定し
たものである。
たものである。
【００１８】また、本発明に係る蒸気タービンは、上記
目的を達成するために、請求項４に記載したように、タ
ービン高圧部、タービン中圧部およびタービン低圧部の
うち、少なくとも二つ以上を組み合せるとともに、各圧
力部に対する熱処理温度を異にする傾斜熱処理を行った
タービンロータを軸受で軸支してタービンケーシングに
収容した蒸気タービンにおいて、上記タービン低圧部の
最終段落におけるタービン動翼の設置位置から上記各圧
力部に対する熱処理温度を異にする傾斜熱処理を行う際
に設ける仕切板の設置位置までの軸方向距離をＡとし、
上記タービン動翼の翼長をＢとし、上記タービン低圧部
の最終段落の一つ前の段落から上記仕切板の設置位置ま
での軸方向距離をＣとするとき、上記仕切板の設置位置
を、
目的を達成するために、請求項４に記載したように、タ
ービン高圧部、タービン中圧部およびタービン低圧部の
うち、少なくとも二つ以上を組み合せるとともに、各圧
力部に対する熱処理温度を異にする傾斜熱処理を行った
タービンロータを軸受で軸支してタービンケーシングに
収容した蒸気タービンにおいて、上記タービン低圧部の
最終段落におけるタービン動翼の設置位置から上記各圧
力部に対する熱処理温度を異にする傾斜熱処理を行う際
に設ける仕切板の設置位置までの軸方向距離をＡとし、
上記タービン動翼の翼長をＢとし、上記タービン低圧部
の最終段落の一つ前の段落から上記仕切板の設置位置ま
での軸方向距離をＣとするとき、上記仕切板の設置位置
を、
【数１２】 の範囲で、かつ上記タービン低圧部の低圧蒸気入口およ
び低圧抽気口のうちいずれか一方の空間領域の位置に設
定したものである。
び低圧抽気口のうちいずれか一方の空間領域の位置に設
定したものである。
【００１９】また、本発明に係る蒸気タービンは、上記
目的を達成するために、請求項５に記載したように、タ
ービン高圧部、タービン中圧部およびタービン低圧部の
うち、少なくとも二つ以上を組み合せるとともに、各圧
力部に対する熱処理温度を異にする傾斜熱処理を行った
タービンロータを軸受で軸支してタービンケーシングに
収容した蒸気タービンにおいて、上記タービン低圧部の
最終段落におけるタービン動翼の設置位置から上記各圧
力部に対する熱処理温度を異にする傾斜熱処理を行う際
に設ける仕切板の設置位置までの軸方向距離をＡとし、
上記タービン動翼の翼長をＢとし、上記タービン低圧部
の最終段落の一つ前の段落から上記仕切板の設置位置ま
での軸方向距離をＣとするとき、上記仕切板の設置位置
を、
目的を達成するために、請求項５に記載したように、タ
ービン高圧部、タービン中圧部およびタービン低圧部の
うち、少なくとも二つ以上を組み合せるとともに、各圧
力部に対する熱処理温度を異にする傾斜熱処理を行った
タービンロータを軸受で軸支してタービンケーシングに
収容した蒸気タービンにおいて、上記タービン低圧部の
最終段落におけるタービン動翼の設置位置から上記各圧
力部に対する熱処理温度を異にする傾斜熱処理を行う際
に設ける仕切板の設置位置までの軸方向距離をＡとし、
上記タービン動翼の翼長をＢとし、上記タービン低圧部
の最終段落の一つ前の段落から上記仕切板の設置位置ま
での軸方向距離をＣとするとき、上記仕切板の設置位置
を、
【数１３】 の範囲に設定するとともに、上記タービンロータの軸受
スパンをＬとするとき、軸受スパンＬを、
スパンをＬとするとき、軸受スパンＬを、
【数１４】Ｌ≧５７００mm の範囲に設定したものである。
【００２０】また、本発明に係る蒸気タービンは、上記
目的を達成するために、請求項６に記載したように、タ
ービン低圧部の最終段落におけるタービン動翼を、３０
インチ以上の翼長にしたものである。
目的を達成するために、請求項６に記載したように、タ
ービン低圧部の最終段落におけるタービン動翼を、３０
インチ以上の翼長にしたものである。
【００２１】また、本発明に係る蒸気タービンは、上記
目的を達成するために、請求項７に記載したように、タ
ービン高圧部、タービン中圧部およびタービン低圧部の
うち、少なくとも二つ以上を組み合せるとともに、各圧
力部に対する熱処理温度を異にする傾斜熱処理を行った
タービンロータを軸受で軸支してタービンケーシングに
収容した蒸気タービンにおいて、上記タービン各部の少
なくとも一つ以上に、蒸気圧力１００kg／cm2 以上、蒸
気温度５００℃以上の蒸気を供給したものである。
目的を達成するために、請求項７に記載したように、タ
ービン高圧部、タービン中圧部およびタービン低圧部の
うち、少なくとも二つ以上を組み合せるとともに、各圧
力部に対する熱処理温度を異にする傾斜熱処理を行った
タービンロータを軸受で軸支してタービンケーシングに
収容した蒸気タービンにおいて、上記タービン各部の少
なくとも一つ以上に、蒸気圧力１００kg／cm2 以上、蒸
気温度５００℃以上の蒸気を供給したものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る蒸気タービン
の実施形態を図面および図面に付した符号を引用して説
明する。
の実施形態を図面および図面に付した符号を引用して説
明する。
【００２３】図１は、本発明に係る蒸気タービンの第１
実施形態を示す概略断面図である。
実施形態を示す概略断面図である。
【００２４】本実施形態に係る蒸気タービンは、例え
ば、蒸気圧力として１００kg／cm2 以上、蒸気温度とし
て５００℃以上、タービンロータの低圧部における最終
段落に植設されるタービン動翼を、３０インチ以上の翼
長にすることを設計要項とする、コンバインドサイクル
発電プラントに適用される。
ば、蒸気圧力として１００kg／cm2 以上、蒸気温度とし
て５００℃以上、タービンロータの低圧部における最終
段落に植設されるタービン動翼を、３０インチ以上の翼
長にすることを設計要項とする、コンバインドサイクル
発電プラントに適用される。
【００２５】この蒸気タービンは、例えば、高中低圧一
体タイプに適用したもので、タービン高圧部１、タービ
ン中圧部２およびタービン低圧部３を、一つの高中低圧
一体タービンロータ（タービン軸）４にまとめてタービ
ンケーシング５に収容させたものである。
体タイプに適用したもので、タービン高圧部１、タービ
ン中圧部２およびタービン低圧部３を、一つの高中低圧
一体タービンロータ（タービン軸）４にまとめてタービ
ンケーシング５に収容させたものである。
【００２６】高中低圧一体タービンロータ４は、タービ
ン高圧部１、タービン中圧部２およびタービン低圧部３
のそれぞれにタービンノズル６とタービン動翼７とを組
み合せた高圧タービン段落８ａ、中圧タービン段落８ｂ
および低圧タービン段落８ｃを備え、各タービン段落８
ａ，８ｂ，８ｃを蒸気の流れ方向に沿って複数段に形成
する、いわゆる軸流タイプになっている。
ン高圧部１、タービン中圧部２およびタービン低圧部３
のそれぞれにタービンノズル６とタービン動翼７とを組
み合せた高圧タービン段落８ａ、中圧タービン段落８ｂ
および低圧タービン段落８ｃを備え、各タービン段落８
ａ，８ｂ，８ｃを蒸気の流れ方向に沿って複数段に形成
する、いわゆる軸流タイプになっている。
【００２７】また、高中低圧一体タービンロータ４は、
その両端部を基礎台９ａ，９ｂに載設する軸受１０ａ，
１０ｂ、例えばジャーナル軸受により軸支されている。
その両端部を基礎台９ａ，９ｂに載設する軸受１０ａ，
１０ｂ、例えばジャーナル軸受により軸支されている。
【００２８】また、高中低圧一体タービンロータ４は、
タービン高圧部１およびタービン中圧部２に高温強度
（クリープ強度）を持たせ、タービン低圧部３に高い常
温強度（引張強度）と高い靭性とを持たせるために、そ
れぞれの部分に焼入れ温度を異にした、いわゆる傾斜熱
処理を行う際に挿入される仕切板１１用の挿入溝１１ａ
がタービン中圧部２とタービン低圧部３との境界に設け
られている。なお、高低圧一体タービンロータの場合、
タービン高圧部１とタービン低圧部３との境界に仕切板
１１用の挿入溝１１ａが設けられる。
タービン高圧部１およびタービン中圧部２に高温強度
（クリープ強度）を持たせ、タービン低圧部３に高い常
温強度（引張強度）と高い靭性とを持たせるために、そ
れぞれの部分に焼入れ温度を異にした、いわゆる傾斜熱
処理を行う際に挿入される仕切板１１用の挿入溝１１ａ
がタービン中圧部２とタービン低圧部３との境界に設け
られている。なお、高低圧一体タービンロータの場合、
タービン高圧部１とタービン低圧部３との境界に仕切板
１１用の挿入溝１１ａが設けられる。
【００２９】一方、傾斜熱処理手段は、図２に示すよう
に、例えば縦型電気炉等の熱処理炉１２に高低圧または
高中低圧一体タービンロータ４を収容し、タービン中圧
部２とタービン低圧部３との境（例えば高低圧一体ター
ビンロータの場合、タービン高圧部１とタービン低圧部
３との境）に仕切板１１を設け、タービン高圧部１およ
びタービン中圧部２を、例えば温度９５５度で加熱させ
るとともに、タービン低圧部３を、例えば温度９００℃
で加熱させた後、タービン高圧部１およびタービン中圧
部２をフィン１３で比較的時間をかけて強制冷却させる
一方、タービン低圧部３をスプレ部１４からのスプレ水
でより早く冷却させるようになっている。
に、例えば縦型電気炉等の熱処理炉１２に高低圧または
高中低圧一体タービンロータ４を収容し、タービン中圧
部２とタービン低圧部３との境（例えば高低圧一体ター
ビンロータの場合、タービン高圧部１とタービン低圧部
３との境）に仕切板１１を設け、タービン高圧部１およ
びタービン中圧部２を、例えば温度９５５度で加熱させ
るとともに、タービン低圧部３を、例えば温度９００℃
で加熱させた後、タービン高圧部１およびタービン中圧
部２をフィン１３で比較的時間をかけて強制冷却させる
一方、タービン低圧部３をスプレ部１４からのスプレ水
でより早く冷却させるようになっている。
【００３０】ところで、タービン高圧部１およびタービ
ン中圧部２とタービン低圧部３とを異なる温度で傾斜加
熱させるとともに、傾斜加熱後、異なる速度で冷却させ
る高中低圧一体タービンロータ４では、図３に示すよう
に、傾斜熱処理用に設置した仕切板１１を境に、タービ
ン高圧部１およびタービン中圧部２側の設計上必要とさ
れる安定ＦＡＴＴ値（遷移温度値）およびタービン低圧
部３側の設計上必要とされる安定ＦＡＴＴ値との中間に
遷移域が発生している。この遷移域は、タービン低圧部
３から見た場合、常温強度（引張強さ）および靭性が不
安定な値になっている領域であり、またタービン高圧部
１およびタービン中圧部２から見た場合、高温強度（ク
リープ強度）が不安定な値になっている領域である。こ
のため、遷移域に、例えばタービン低圧部３における最
終の低圧タービン段落８ｃを設置すると、タービン動翼
７の回転中に発生する遠心力に抗することができなくな
り、高中低圧一体タービンロータ４は破壊する危険性が
ある。
ン中圧部２とタービン低圧部３とを異なる温度で傾斜加
熱させるとともに、傾斜加熱後、異なる速度で冷却させ
る高中低圧一体タービンロータ４では、図３に示すよう
に、傾斜熱処理用に設置した仕切板１１を境に、タービ
ン高圧部１およびタービン中圧部２側の設計上必要とさ
れる安定ＦＡＴＴ値（遷移温度値）およびタービン低圧
部３側の設計上必要とされる安定ＦＡＴＴ値との中間に
遷移域が発生している。この遷移域は、タービン低圧部
３から見た場合、常温強度（引張強さ）および靭性が不
安定な値になっている領域であり、またタービン高圧部
１およびタービン中圧部２から見た場合、高温強度（ク
リープ強度）が不安定な値になっている領域である。こ
のため、遷移域に、例えばタービン低圧部３における最
終の低圧タービン段落８ｃを設置すると、タービン動翼
７の回転中に発生する遠心力に抗することができなくな
り、高中低圧一体タービンロータ４は破壊する危険性が
ある。
【００３１】また、傾斜熱処理を行っていないタービン
ロータは、図４に示すように、縦軸にＦＡＴＴ値を、横
軸にタービンロータ軸長を採ると、実線で示す設計上必
要とするＦＡＴＴ値に対し、二点鎖線で示すタービン低
圧部３の最終段から二つ前の低圧タービン段落８ｃ（以
下、Ｌ−２と記す）のＦＡＴＴ値が超えているだけであ
り、一点鎖線で示すタービン低圧部３の最終段から一つ
前の低圧タービン段落８ｃ（以下、Ｌ−１と記す）のＦ
ＡＴＴ値および破線で示すタービン低圧部３の最終段の
低圧タービン段落８ｃ（以下、Ｌ−０と記す）のＦＡＴ
Ｔ値はともに下廻っている。このため、Ｌ−１およびＬ
−０の位置に設置するタービン動翼７が３０インチ以上
の翼長になると、タービンロータは回転中に発生するタ
ービン動翼７の遠心力に抗しきれず破壊する危険性があ
る。
ロータは、図４に示すように、縦軸にＦＡＴＴ値を、横
軸にタービンロータ軸長を採ると、実線で示す設計上必
要とするＦＡＴＴ値に対し、二点鎖線で示すタービン低
圧部３の最終段から二つ前の低圧タービン段落８ｃ（以
下、Ｌ−２と記す）のＦＡＴＴ値が超えているだけであ
り、一点鎖線で示すタービン低圧部３の最終段から一つ
前の低圧タービン段落８ｃ（以下、Ｌ−１と記す）のＦ
ＡＴＴ値および破線で示すタービン低圧部３の最終段の
低圧タービン段落８ｃ（以下、Ｌ−０と記す）のＦＡＴ
Ｔ値はともに下廻っている。このため、Ｌ−１およびＬ
−０の位置に設置するタービン動翼７が３０インチ以上
の翼長になると、タービンロータは回転中に発生するタ
ービン動翼７の遠心力に抗しきれず破壊する危険性があ
る。
【００３２】本実施形態は、このような点を考慮したも
ので、図１に示すように、Ｌ−０の位置に設置するター
ビン動翼７を基準に、傾斜熱処理用に設置した仕切板挿
入用溝１１ａまでの軸方向距離をＡとし、Ｌ−０のター
ビン動翼７の翼長をＢとし、さらにＬ−１の位置に設置
したタービン動翼７から仕切板１１まで軸方向距離をＣ
とするとき、Ｌ−０の軸方向距離ＡとＬ−０における翼
長Ｂとの比Ａ／ＢおよびＬ−１の軸方向距離Ｃのそれぞ
れを、
ので、図１に示すように、Ｌ−０の位置に設置するター
ビン動翼７を基準に、傾斜熱処理用に設置した仕切板挿
入用溝１１ａまでの軸方向距離をＡとし、Ｌ−０のター
ビン動翼７の翼長をＢとし、さらにＬ−１の位置に設置
したタービン動翼７から仕切板１１まで軸方向距離をＣ
とするとき、Ｌ−０の軸方向距離ＡとＬ−０における翼
長Ｂとの比Ａ／ＢおよびＬ−１の軸方向距離Ｃのそれぞ
れを、
【数１５】 の範囲に設定したものである。
【００３３】タービンロータを設計するにあたり、Ｌ−
１の位置におけるＦＡＴＴ値を一つの設計指針するとと
もに、Ｌ−１の位置におけるタービン動翼７から傾斜熱
処理用の仕切板１１までの軸方向距離Ｃを、Ｃ≧３００
mmにしたのは、以下の理由に基づく。
１の位置におけるＦＡＴＴ値を一つの設計指針するとと
もに、Ｌ−１の位置におけるタービン動翼７から傾斜熱
処理用の仕切板１１までの軸方向距離Ｃを、Ｃ≧３００
mmにしたのは、以下の理由に基づく。
【００３４】一般に、高中低圧一体タービンロータ４
は、その中心部の応力が中心孔（ボア孔）を備えたター
ビンロータのボア応力の半分以下と低い値になっている
ことが知られている。この場合、Ｌ−０の位置における
ボア応力はタービン動翼７の大小によって影響を受ける
のに対し、Ｌ−１の位置におけるボア応力はＬ−０の位
置におけるタービン動翼７の翼長が例えば３０インチ以
上の長翼になっていてもほぼ一定値になっていることが
知られている。また、蒸気設計温度もＬ−０の位置にお
けるタービン動翼７の翼長の大小と無関係に定まってい
るので、Ｌ−１の位置において設計上必要とするＦＡＴ
Ｔ値はＬ−０の位置に設置したタービン動翼７の翼長と
無関係にほぼ一定値になっている。
は、その中心部の応力が中心孔（ボア孔）を備えたター
ビンロータのボア応力の半分以下と低い値になっている
ことが知られている。この場合、Ｌ−０の位置における
ボア応力はタービン動翼７の大小によって影響を受ける
のに対し、Ｌ−１の位置におけるボア応力はＬ−０の位
置におけるタービン動翼７の翼長が例えば３０インチ以
上の長翼になっていてもほぼ一定値になっていることが
知られている。また、蒸気設計温度もＬ−０の位置にお
けるタービン動翼７の翼長の大小と無関係に定まってい
るので、Ｌ−１の位置において設計上必要とするＦＡＴ
Ｔ値はＬ−０の位置に設置したタービン動翼７の翼長と
無関係にほぼ一定値になっている。
【００３５】このような事情から、本実施形態では、高
中低圧一体タービンロータ４を設計するにあたり、Ｌ−
１の位置におけるＦＡＴＴ値を設計上の選択指針とし
た。
中低圧一体タービンロータ４を設計するにあたり、Ｌ−
１の位置におけるＦＡＴＴ値を設計上の選択指針とし
た。
【００３６】ところで、傾斜熱処理を行ったタービンロ
ータは、図５に示すように、ＦＡＴＴ分布線が実線とし
てプロットされている。これに対し、設計上必要とする
Ｌ−１の位置におけるＦＡＴＴ分布線は一点鎖線で示さ
れ、また、設計上必要とするＬ−０の位置におけるＦＡ
ＴＴ分布線は破線で示される。
ータは、図５に示すように、ＦＡＴＴ分布線が実線とし
てプロットされている。これに対し、設計上必要とする
Ｌ−１の位置におけるＦＡＴＴ分布線は一点鎖線で示さ
れ、また、設計上必要とするＬ−０の位置におけるＦＡ
ＴＴ分布線は破線で示される。
【００３７】その際、Ｌ−１の位置におけるＦＡＴＴ分
布線と傾斜熱処理を行ったタービンロータのＦＡＴＴ分
布線との交点Ｌ１は、調査したところ、傾斜熱処理用の
仕切板１１の設置位置から３００mmであることがわかっ
た。
布線と傾斜熱処理を行ったタービンロータのＦＡＴＴ分
布線との交点Ｌ１は、調査したところ、傾斜熱処理用の
仕切板１１の設置位置から３００mmであることがわかっ
た。
【００３８】したがって、Ｌ−１の軸方向距離Ｃは、傾
斜熱処理用の仕切板１１の設置位置から３００mmを超え
ると、設計上必要とするＦＡＴＴ値が確実に確保され
る。なお、Ｌ−０の軸方向距離ＡはＬ−０の位置におけ
るＦＡＴＴ分布線と傾斜熱処理を行ったタービンロータ
のＦＡＴＴ分布線との交点Ｌ０になるから、この交点Ｌ
０よりも離れた位置にＬ−０を設置すればよい。
斜熱処理用の仕切板１１の設置位置から３００mmを超え
ると、設計上必要とするＦＡＴＴ値が確実に確保され
る。なお、Ｌ−０の軸方向距離ＡはＬ−０の位置におけ
るＦＡＴＴ分布線と傾斜熱処理を行ったタービンロータ
のＦＡＴＴ分布線との交点Ｌ０になるから、この交点Ｌ
０よりも離れた位置にＬ−０を設置すればよい。
【００３９】次に、Ｌ−０の軸方向距離とＬ−０におけ
る翼長との比Ａ／Ｂを、Ａ／Ｂ≧０．９にしたのは、以
下の理由に基づく。
る翼長との比Ａ／Ｂを、Ａ／Ｂ≧０．９にしたのは、以
下の理由に基づく。
【００４０】今、傾斜熱処理を行ったタービンロータの
ＦＡＴＴ分布線と設計上必要とするＬ−０のＦＡＴＴ分
布線とは、図６に示すようになっている。この場合、傾
斜熱処理用の仕切板１１の設置位置は、Ｌ−０の位置に
対し、点Ｘ1 に設定されている。このときのＬ−０の位
置におけるタービン低圧部３の許容靭性差はΔＦＡＴＴ
１になっている。ここで、Ｌ−０の位置におけるタービ
ン低圧部３の許容靭性差ΔＦＡＴＴとは次式で定義され
る。
ＦＡＴＴ分布線と設計上必要とするＬ−０のＦＡＴＴ分
布線とは、図６に示すようになっている。この場合、傾
斜熱処理用の仕切板１１の設置位置は、Ｌ−０の位置に
対し、点Ｘ1 に設定されている。このときのＬ−０の位
置におけるタービン低圧部３の許容靭性差はΔＦＡＴＴ
１になっている。ここで、Ｌ−０の位置におけるタービ
ン低圧部３の許容靭性差ΔＦＡＴＴとは次式で定義され
る。
【００４１】
【数１６】 この定義式において、傾斜熱処理用の仕切板１１の設置
位置を、Ｌ−０の位置を基準として点Ｘ1 から蒸気（タ
ービン駆動蒸気）の上流側に向って点Ｘ2 に移動すると
ＦＡＴＴ分布線は破線で示す位置になる。このときのＬ
−０の位置におけるタービン低圧部３の許容靭性差はΔ
ＦＡＴＴ２となり、仕切板１１の設置位置がＬ−０の位
置から離れるほど許容靭性差が大きくなることが認めら
れた。
位置を、Ｌ−０の位置を基準として点Ｘ1 から蒸気（タ
ービン駆動蒸気）の上流側に向って点Ｘ2 に移動すると
ＦＡＴＴ分布線は破線で示す位置になる。このときのＬ
−０の位置におけるタービン低圧部３の許容靭性差はΔ
ＦＡＴＴ２となり、仕切板１１の設置位置がＬ−０の位
置から離れるほど許容靭性差が大きくなることが認めら
れた。
【００４２】本実施形態は、仕切板１１の設置位置がＬ
−０の位置から離れるに従って許容靭性差が大きくなる
ことに注目したもので、図７に示すように、縦軸にＬ−
０の位置におけるタービン低圧部３の許容靭性差値を採
り、また横軸にＬ−０の位置から仕切板１１までの軸方
向距離Ａと翼長Ｂとの比（Ａ／Ｂ）を採り、軸方向距離
Ａを変数とした場合に得られるＬ−０の位置におけるタ
ービン低圧部３の許容靭性差をプロットすると実線で示
す分布線になることがわかった。このとき、Ｌ−０の位
置におけるタービン低圧部３との許容靭性差はプロット
すると破線で示す分布線になるので、その交点である軸
方向距離Ａと翼長Ｂとの比（Ａ／Ｂ）が０．９となり、
Ｌ−０の位置におけるタービン動翼７が設置できる分境
点であることがわかった。
−０の位置から離れるに従って許容靭性差が大きくなる
ことに注目したもので、図７に示すように、縦軸にＬ−
０の位置におけるタービン低圧部３の許容靭性差値を採
り、また横軸にＬ−０の位置から仕切板１１までの軸方
向距離Ａと翼長Ｂとの比（Ａ／Ｂ）を採り、軸方向距離
Ａを変数とした場合に得られるＬ−０の位置におけるタ
ービン低圧部３の許容靭性差をプロットすると実線で示
す分布線になることがわかった。このとき、Ｌ−０の位
置におけるタービン低圧部３との許容靭性差はプロット
すると破線で示す分布線になるので、その交点である軸
方向距離Ａと翼長Ｂとの比（Ａ／Ｂ）が０．９となり、
Ｌ−０の位置におけるタービン動翼７が設置できる分境
点であることがわかった。
【００４３】このように、本実施形態では軸方向距離Ａ
と翼長Ｂとの比（Ａ／Ｂ）を、Ａ／Ｂ≧０．９の範囲に
設定したので、傾斜熱処理を行った高中低圧一体タービ
ンロータ４に安全かつ安定な運転を行わせることができ
る。
と翼長Ｂとの比（Ａ／Ｂ）を、Ａ／Ｂ≧０．９の範囲に
設定したので、傾斜熱処理を行った高中低圧一体タービ
ンロータ４に安全かつ安定な運転を行わせることができ
る。
【００４４】図８は、本発明に係る蒸気タービンの第２
実施形態を示す概略模式図である。
実施形態を示す概略模式図である。
【００４５】本実施形態に係る蒸気タービンは、高中低
圧一体タービンロータ４に傾斜熱処理する際、傾斜熱処
理用の仕切板１１を収容するタービン高圧部１およびタ
ービン中圧部２とタービン低圧部３との間の隙間ＥＰの
距離をＨとし、タービン中圧部２とタービン低圧部３と
を互いに接続させる中間部分ＩＰのヒートグルーブの曲
率半径をＲとするとき、
圧一体タービンロータ４に傾斜熱処理する際、傾斜熱処
理用の仕切板１１を収容するタービン高圧部１およびタ
ービン中圧部２とタービン低圧部３との間の隙間ＥＰの
距離をＨとし、タービン中圧部２とタービン低圧部３と
を互いに接続させる中間部分ＩＰのヒートグルーブの曲
率半径をＲとするとき、
【数１７】 の範囲に設定したものである。なお、これらの数値は傾
斜熱処理の際、焼き割れが防止できる適正値であり、実
験により確認された。
斜熱処理の際、焼き割れが防止できる適正値であり、実
験により確認された。
【００４６】また、本実施形態に係る蒸気タービンは、
傾斜熱処理用の仕切板１１を収容させる隙間ＥＰを、蒸
気（タービン駆動蒸気）の温度が４００℃以下になる位
置に設けたものである。
傾斜熱処理用の仕切板１１を収容させる隙間ＥＰを、蒸
気（タービン駆動蒸気）の温度が４００℃以下になる位
置に設けたものである。
【００４７】このように、本実施形態は傾斜熱処理用の
仕切板１１を収容するタービン中圧部２とタービン低圧
部３との間の隙間ＥＰの距離Ｈを、Ｈ≧１４０mmの範囲
に設定し、タービン中圧部２とタービン低圧部３とを互
いに接続させる中間部分ＩＰのヒートグルーブの曲率半
径Ｒを、Ｒ≧７０mmの範囲に設定するとともに、仕切板
１１を収容する隙間ＥＰを蒸気温度４００℃以下となる
位置に設けたので、傾斜熱処理の際、焼き割れを防ぐこ
とができ、運転中に発生する熱応力に基づく応力集中を
低く抑えることができ、タービン高圧部１およびタービ
ン中圧部２に高温強度（クリープ強度）を、タービン低
圧部３に常温強度（引張強度）および靭性を確実に確保
させることができる。
仕切板１１を収容するタービン中圧部２とタービン低圧
部３との間の隙間ＥＰの距離Ｈを、Ｈ≧１４０mmの範囲
に設定し、タービン中圧部２とタービン低圧部３とを互
いに接続させる中間部分ＩＰのヒートグルーブの曲率半
径Ｒを、Ｒ≧７０mmの範囲に設定するとともに、仕切板
１１を収容する隙間ＥＰを蒸気温度４００℃以下となる
位置に設けたので、傾斜熱処理の際、焼き割れを防ぐこ
とができ、運転中に発生する熱応力に基づく応力集中を
低く抑えることができ、タービン高圧部１およびタービ
ン中圧部２に高温強度（クリープ強度）を、タービン低
圧部３に常温強度（引張強度）および靭性を確実に確保
させることができる。
【００４８】図９は、本発明に係る蒸気タービンの第３
実施形態を示す概略組立断面図である。なお、第１実施
形態の構成部分と同一部分には同一符号を付して重複説
明を省略する。
実施形態を示す概略組立断面図である。なお、第１実施
形態の構成部分と同一部分には同一符号を付して重複説
明を省略する。
【００４９】本実施形態に係る蒸気タービンは、高中低
圧一体タービンロータ４のタービン低圧部３における低
圧蒸気入口１５および低圧抽気口１６のいずれか一方の
空間領域ＬＰを傾斜熱処理用の仕切板１１の設置位置と
して利用したものである。
圧一体タービンロータ４のタービン低圧部３における低
圧蒸気入口１５および低圧抽気口１６のいずれか一方の
空間領域ＬＰを傾斜熱処理用の仕切板１１の設置位置と
して利用したものである。
【００５０】従来、蒸気タービンは、傾斜熱処理用の仕
切板１１の設置位置を確保する必要上、高中低圧一体タ
ービンロータ４の軸受スパンが長くなる傾向にある。し
かし、軸受スパンが長くなると、従来の蒸気タービンは
運転中、危険速度域が低くなり、何らかの事情で軸振動
が大きくなると、危険状態に晒されることがあった。
切板１１の設置位置を確保する必要上、高中低圧一体タ
ービンロータ４の軸受スパンが長くなる傾向にある。し
かし、軸受スパンが長くなると、従来の蒸気タービンは
運転中、危険速度域が低くなり、何らかの事情で軸振動
が大きくなると、危険状態に晒されることがあった。
【００５１】本実施形態はこのような点を考慮したもの
で、傾斜熱処理用の仕切板１１の設置位置をタービン低
圧部３における低圧蒸気入口１５および低圧抽気口１６
のいずれか一方の空間領域ＬＰにし、軸受スパンを比較
的短くさせたものである。
で、傾斜熱処理用の仕切板１１の設置位置をタービン低
圧部３における低圧蒸気入口１５および低圧抽気口１６
のいずれか一方の空間領域ＬＰにし、軸受スパンを比較
的短くさせたものである。
【００５２】したがって、本実施形態によれば高中低圧
一体タービンロータ４の軸受スパンを比較的短くして危
険速度域を高くさせたので、高中低圧一体タービンロー
タの定格運転数を危険速度域から充分に離調させること
ができ、安全運転を行うことができる。
一体タービンロータ４の軸受スパンを比較的短くして危
険速度域を高くさせたので、高中低圧一体タービンロー
タの定格運転数を危険速度域から充分に離調させること
ができ、安全運転を行うことができる。
【００５３】図１０は、本発明に係る蒸気タービンの第
４実施形態を示す概略模式図である。なお、第１実施形
態の構成部分と同一部分には同一符号を付す。
４実施形態を示す概略模式図である。なお、第１実施形
態の構成部分と同一部分には同一符号を付す。
【００５４】本実施形態に係る蒸気タービンは、タービ
ン高圧部１およびタービン中圧部２とタービン低圧部３
とを異なる温度で傾斜熱処理を行った高中低圧一体ター
ビンロータ４の軸受１０ａ，１０ｂ間における軸受スパ
ンＬを、
ン高圧部１およびタービン中圧部２とタービン低圧部３
とを異なる温度で傾斜熱処理を行った高中低圧一体ター
ビンロータ４の軸受１０ａ，１０ｂ間における軸受スパ
ンＬを、
【数１８】Ｌ≧５７００mm の範囲に設定したものである。
【００５５】一般に、蒸気タービンは軸受スパンＬが長
くなると、軸系の危険速度が低くなって定格回転数に近
付き危険な運転状態になることがある。
くなると、軸系の危険速度が低くなって定格回転数に近
付き危険な運転状態になることがある。
【００５６】本実施形態は軸受スパンＬが長くなること
に伴って発生する危険速度を考慮したもので、図１１に
示すように、斜線で示す危険速度域ＣＰから定格回転数
が離調できるように、軸受スパンＬを、Ｌ≧５７００mm
の範囲に設定したものである。
に伴って発生する危険速度を考慮したもので、図１１に
示すように、斜線で示す危険速度域ＣＰから定格回転数
が離調できるように、軸受スパンＬを、Ｌ≧５７００mm
の範囲に設定したものである。
【００５７】このように、本実施形態では、軸受スパン
Ｌを、Ｌ≧５７００mmの範囲に設定したので、高中低圧
一体タービンロータに安全かつ安定した運転を行わせる
ことができる。
Ｌを、Ｌ≧５７００mmの範囲に設定したので、高中低圧
一体タービンロータに安全かつ安定した運転を行わせる
ことができる。
【００５８】
【発明の効果】以上の説明のとおり、本発明に係る蒸気
タービンは、タービンロータのタービン高中圧部とター
ビン低圧部またはタービン高圧部とタービン低圧部とを
異なる温度で傾斜熱処理を行う際、タービン低圧部の最
終段落の設置位置を基準に、最終段落におけるタービン
動翼の翼長、最終段落から傾斜熱処理用の仕切板設置位
置までの軸方向距離、最終段落の一つ前の段落から傾斜
熱処理用の仕切板設置位置までの軸方向距離を総合的に
勘案して傾斜熱処理用の仕切板を適正位置に設定したの
で、タービン高中圧部またはタービン高圧部により高い
高温強度を確保させる一方、タービン低圧部により高い
引張強度と靭性を確保させることができ、単機容量の高
温化、高出力化に充分に対処させることができる。
タービンは、タービンロータのタービン高中圧部とター
ビン低圧部またはタービン高圧部とタービン低圧部とを
異なる温度で傾斜熱処理を行う際、タービン低圧部の最
終段落の設置位置を基準に、最終段落におけるタービン
動翼の翼長、最終段落から傾斜熱処理用の仕切板設置位
置までの軸方向距離、最終段落の一つ前の段落から傾斜
熱処理用の仕切板設置位置までの軸方向距離を総合的に
勘案して傾斜熱処理用の仕切板を適正位置に設定したの
で、タービン高中圧部またはタービン高圧部により高い
高温強度を確保させる一方、タービン低圧部により高い
引張強度と靭性を確保させることができ、単機容量の高
温化、高出力化に充分に対処させることができる。
【００５９】また、本発明に係る蒸気タービンは、ター
ビンロータの定格回転数が危険速度域から充分に高く離
調できるように軸受スパンを適正位置に設定したので、
タービンロータに安全かつ安定した運転を行わせること
ができる。
ビンロータの定格回転数が危険速度域から充分に高く離
調できるように軸受スパンを適正位置に設定したので、
タービンロータに安全かつ安定した運転を行わせること
ができる。
【図１】本発明に係る蒸気タービンの第１実施形態を示
す概略断面図。
す概略断面図。
【図２】本発明に係る蒸気タービンに実施する傾斜熱処
理手段を説明する概略模式図。
理手段を説明する概略模式図。
【図３】傾斜熱処理の際に設置した仕切板の近傍のＦＡ
ＴＴ分布線図。
ＴＴ分布線図。
【図４】傾斜熱処理を行っていない従来のタービンロー
タのＦＡＴＴ分布線図。
タのＦＡＴＴ分布線図。
【図５】本発明に係る蒸気タービンに実施した傾斜熱処
理手段において、Ｌ−１およびＬ−０の各位置から傾斜
熱処理用の仕切板を設置するために必要な位置を設定す
るＦＡＴＴ分布線図。
理手段において、Ｌ−１およびＬ−０の各位置から傾斜
熱処理用の仕切板を設置するために必要な位置を設定す
るＦＡＴＴ分布線図。
【図６】本発明に係る蒸気タービンに実施した傾斜熱処
理手段において、Ｌ−０の位置での許容靭性差を求める
ためのＦＡＴＴ分布線図。
理手段において、Ｌ−０の位置での許容靭性差を求める
ためのＦＡＴＴ分布線図。
【図７】本発明に係る蒸気タービンに実施した傾斜熱処
理手段において、Ｌ−０の位置から傾斜熱処理用の仕切
板までの軸方向距離とＬ−０におけるタービン動翼の翼
長との比を求めるための許容靭性分布線図。
理手段において、Ｌ−０の位置から傾斜熱処理用の仕切
板までの軸方向距離とＬ−０におけるタービン動翼の翼
長との比を求めるための許容靭性分布線図。
【図８】本発明に係る蒸気タービンの第２実施形態を示
す概略模式図。
す概略模式図。
【図９】本発明に係る蒸気タービンの第３実施形態を示
す概略組立断面図。
す概略組立断面図。
【図１０】本発明に係る蒸気タービンの第４実施形態を
示す概略模式図。
示す概略模式図。
【図１１】軸受スパンとの関係を示すタービンロータの
危険速度線図。
危険速度線図。
１ タービン高圧部 ２ タービン中圧部 ３ タービン低圧部 ４ 高中低圧一体タービンロータ ５ タービンケーシング ６ タービンノズル ７ タービン動翼 ８ａ 高圧タービン段落 ８ｂ 中圧タービン段落 ８ｃ 低圧タービン段落 ９ａ，９ｂ 基礎台 １０ａ，１０ｂ 軸受 １１ 仕切板 １１ａ 仕切板挿入溝 １２ 熱処理炉 １３ ファン １４ スプレ部 １５ 低圧蒸気入口 １６ 低圧抽気口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 織田 亮 東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内 (72)発明者 津田 陽一 神奈川県横浜市鶴見区末広町二丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内 Ｆターム(参考） 3G002 AA07 AA13 FA10
Claims (7)
- 【請求項１】 タービン高圧部、タービン中圧部および
タービン低圧部のうち、少なくとも二つ以上を組み合せ
るとともに、各圧力部に対する熱処理温度を異にする傾
斜熱処理を行ったタービンロータを軸受で軸支してター
ビンケーシングに収容した蒸気タービンにおいて、上記
タービン低圧部の最終段落におけるタービン動翼の設置
位置から上記各圧力部に対する熱処理温度を異にする傾
斜熱処理を行う際に設ける仕切板の設置位置までの軸方
向距離をＡとし、上記タービン動翼の翼長をＢとし、上
記タービン低圧部の最終段落の一つ前の段落から上記仕
切板の設置位置までの軸方向距離をＣとするとき、上記
仕切板の設置位置を、 【数１】 の範囲に設定したことを特徴とする蒸気タービン。 - 【請求項２】 タービン高圧部、タービン中圧部および
タービン低圧部のうち、少なくとも二つ以上を組み合せ
るとともに、各圧力部に対する熱処理温度を異にする傾
斜熱処理を行ったタービンロータを軸受で軸支してター
ビンケーシングに収容した蒸気タービンにおいて、上記
タービン低圧部の最終段落におけるタービン動翼の設置
位置から上記各圧力部に対する熱処理温度を異にする傾
斜熱処理を行う際に設ける仕切板の設置位置までの軸方
向距離をＡとし、上記タービン動翼の翼長をＢとし、上
記タービン低圧部の最終段落の一つ前の段落から上記仕
切板の設置位置までの軸方向距離をＣとするとき、上記
仕切板の設置位置を、 【数２】 の範囲に設定するとともに、上記仕切板を設置する上記
タービンロータの隙間をＨとし、この隙間の溝底の曲率
半径をＲとするとき、隙間Ｈおよび溝底曲率半径Ｒのそ
れぞれを、 【数３】 の範囲に設定したことを特徴とする蒸気タービン。 - 【請求項３】 タービン高圧部、タービン中圧部および
タービン低圧部のうち、少なくとも二つ以上を組み合せ
るとともに、各圧力部に対する熱処理温度を異にする傾
斜熱処理を行ったタービンロータを軸受で軸支してター
ビンケーシングに収容した蒸気タービンにおいて、上記
タービン低圧部の最終段落におけるタービン動翼の設置
位置から上記各圧力部に対する熱処理温度を異にする傾
斜熱処理を行う際に設ける仕切板の設置位置までの軸方
向距離をＡとし、上記タービン動翼の翼長をＢとし、上
記タービン低圧部の最終段落の一つ前の段落から上記仕
切板の設置位置までの軸方向距離をＣとするとき、上記
仕切板の設置位置を、 【数４】 の範囲で、かつ蒸気温度が４００℃以下の位置に設定し
たことを特徴とする蒸気タービン。 - 【請求項４】 タービン高圧部、タービン中圧部および
タービン低圧部のうち、少なくとも二つ以上を組み合せ
るとともに、各圧力部に対する熱処理温度を異にする傾
斜熱処理を行ったタービンロータを軸受で軸支してター
ビンケーシングに収容した蒸気タービンにおいて、上記
タービン低圧部の最終段落におけるタービン動翼の設置
位置から上記各圧力部に対する熱処理温度を異にする傾
斜熱処理を行う際に設ける仕切板の設置位置までの軸方
向距離をＡとし、上記タービン動翼の翼長をＢとし、上
記タービン低圧部の最終段落の一つ前の段落から上記仕
切板の設置位置までの軸方向距離をＣとするとき、上記
仕切板の設置位置を、 【数５】 の範囲で、かつ蒸気タービン低圧部の低圧蒸気入口およ
び低圧抽気口のいずれか一方の空間領域の位置に設定し
たことを特徴とする蒸気タービン。 - 【請求項５】 タービン高圧部、タービン中圧部および
タービン低圧部のうち、少なくとも二つ以上を組み合せ
るとともに、各圧力部に対する熱処理温度を異にする傾
斜熱処理を行ったタービンロータを軸受で軸支してター
ビンケーシングに収容した蒸気タービンにおいて、上記
タービン低圧部の最終段落におけるタービン動翼の設置
位置から上記各圧力部に対する熱処理温度を異にする傾
斜熱処理を行わせる仕切板の設置位置までの軸方向距離
をＡとし、上記タービン動翼の翼長をＢとし、上記ター
ビン低圧部の最終段落の一つ前の段落から上記仕切板の
設置位置までの軸方向距離をＣとするとき、上記仕切板
の設置位置を、 【数６】 の範囲に設定するとともに、上記タービンロータの軸受
スパンをＬとするとき、軸受スパンＬを、 【数７】Ｌ≧５７００mm の範囲に設定したことを特徴とする蒸気タービン。 - 【請求項６】 タービン低圧部の最終段落におけるター
ビン動翼を、３０インチ以上の翼長にしたことを特徴と
する請求項１〜５のいずれか１項に記載の蒸気タービ
ン。 - 【請求項７】 タービン高圧部、タービン中圧部および
タービン低圧部のうち、少なくとも二つ以上を組み合せ
るとともに、各圧力部に対する熱処理温度を異にする傾
斜熱処理を行ったタービンロータを軸受で軸支してター
ビンケーシングに収容した蒸気タービンにおいて、上記
タービン各部の少なくとも一つ以上に、蒸気圧力１００
kg／cm2 以上、蒸気温度５００℃以上の蒸気を供給した
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の
蒸気タービン。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02302199A JP3934270B2 (ja) | 1999-01-29 | 1999-01-29 | 蒸気タービン |
| DE10003516A DE10003516C2 (de) | 1999-01-29 | 2000-01-27 | Turbinenrotor für eine Dampfturbine |
| CH00175/00A CH694169A5 (de) | 1999-01-29 | 2000-01-28 | Dampfturbine. |
| US09/494,347 US6368057B1 (en) | 1999-01-29 | 2000-01-31 | Steam turbine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02302199A JP3934270B2 (ja) | 1999-01-29 | 1999-01-29 | 蒸気タービン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000220403A true JP2000220403A (ja) | 2000-08-08 |
| JP3934270B2 JP3934270B2 (ja) | 2007-06-20 |
Family
ID=12098844
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02302199A Expired - Lifetime JP3934270B2 (ja) | 1999-01-29 | 1999-01-29 | 蒸気タービン |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
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| JP (1) | JP3934270B2 (ja) |
| CH (1) | CH694169A5 (ja) |
| DE (1) | DE10003516C2 (ja) |
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| US20120189459A1 (en) * | 2011-01-21 | 2012-07-26 | General Electric Company | Welded Rotor, a Steam Turbine having a Welded Rotor and a Method for Producing a Welded Rotor |
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|---|---|---|---|---|
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-
1999
- 1999-01-29 JP JP02302199A patent/JP3934270B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2000
- 2000-01-27 DE DE10003516A patent/DE10003516C2/de not_active Expired - Lifetime
- 2000-01-28 CH CH00175/00A patent/CH694169A5/de not_active IP Right Cessation
- 2000-01-31 US US09/494,347 patent/US6368057B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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|---|---|
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| CH694169A5 (de) | 2004-08-13 |
| DE10003516A1 (de) | 2000-08-03 |
| DE10003516C2 (de) | 2003-04-24 |
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