JP2000282808A

JP2000282808A - 蒸気タービン設備

Info

Publication number: JP2000282808A
Application number: JP11084617A
Authority: JP
Inventors: Masataka Kikuchi; 地正孝菊; Hiroyuki Ohira; 平浩之大; Yoichi Tsuda; 田陽一津; Joji Kaneko; 子丈治金
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1999-03-26
Filing date: 1999-03-26
Publication date: 2000-10-10

Abstract

(57)【要約】【課題】蒸気条件が６５０℃級以上の蒸気タービンを
有する蒸気タービン発電設備において、Ｎｉ基合金、Ｃ
ｏ基合金に代表されるオーステナイト系材料の使用によ
る製造上の困難を克服するようにした蒸気タービン設備
を得ること。【解決手段】蒸気タービンのタービンケーシングを、
タービン軸方向に分割された複数の分割ケーシングを一
体に連結することによって構成し、その分割ケーシング
のうち６５０℃以上の温度に晒される少なくとも１つの
分割ケーシングを、Ｎｉを３５％以上含むＮｉ基合金ま
たはＣｏを５０％以上含むＣｏ基合金に代表されるオー
ステナイト系鉄鋼材料によって形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、蒸気条件が６５０
℃以上の蒸気タービンを有する蒸気タービン発電設備に
関する。

【０００２】

【従来の技術】火力発電プラントの蒸気条件の高温・高
圧化は、その効率向上に寄与する非常に重要かつ基本的
な要因であるが、１９６０年代後半に２４．１ＭＰａ、
５３８／５６６℃の一段再熱の蒸気条件がわが国の事業
用火力タービンの標準的なものとして確立されてから
は、最近に至るまで画期的な進展はみられなかった。し
かし、オイルショック以来、省エネルギー化が強力に推
進され、その後の地球温暖化問題に対する急速な関心の
高まりから火力発電プラントの高効率化が押し進められ
ている。

【０００３】発電効率を上げるためには蒸気タービンの
蒸気温度を上げるのが最も有効な手段であるが、従来の
蒸気タービン設備の蒸気条件が６００℃級以下の蒸気温
度であることから、蒸気タービンのロータ、翼等の主要
部材にはフェライト系耐熱鋼が用いられている。すなわ
ち、従来の高効率タービン用材料としては、例えば特公
昭６０−３１８９８号公報、特公昭６０−５４３８５号
公報、或は特開平２−１４９６４９号公報にみられるよ
うな高強度耐熱鋼が知られており、特にこれらの材料と
して高温強度のより優れた耐熱鋼としては、特開平８−
３６９７号公報や特開平７−３４２０２号公報にみられ
るような高強度耐熱鋼が知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、蒸気タービ
ン設備の蒸気条件が６５０℃級以上の蒸気温度になった
場合には、蒸気タービンのノズル、翼、ロータ等の主要
部材には、フェライト系材料では強度的に厳しくなるこ
とから、Ｎｉ基合金やオーステナイト系材料等が用いら
れる。

【０００５】しかしながら、これらＮｉ基合金、オース
テナイト系材料は、大型鋼塊の製造に限界があるという
課題がある。したがって、従来は大型の事業用蒸気ター
ビンの蒸気弁、タービンケーシングにＮｉ基合金、オー
ステナイト系材料を適用することは極めて困難であっ
た。また、適用したとしても大型鋼塊のため材料特性が
良好とはいえないため信頼性が低い等の問題がある。

【０００６】本発明はこのような点に鑑み、蒸気条件が
６５０℃級以上の蒸気タービンを有する蒸気タービン発
電設備において、Ｎｉ基合金、Ｃｏ基合金に代表される
オーステナイト系材料の使用による製造上の困難を克服
するようにした蒸気タービン発電設備を得ることを目的
とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、蒸気温度
が６５０℃以上の蒸気が導入される蒸気タービンを有す
る蒸気タービン設備において、上記蒸気タービンのター
ビンケーシングを、タービン軸方向に分割された複数の
分割ケーシングを一体に連結することによって構成し、
その分割ケーシングのうち６５０℃以上の温度に晒され
る少なくとも１つの分割ケーシングを、Ｎｉを３５％以
上含むＮｉ基合金またはＣｏを５０％以上含むＣｏ基合
金に代表されるオーステナイト系鉄鋼材料によって形成
したことを特徴とする。

【０００８】また、第２の発明は、第１の発明におい
て、オーステナイト系鉄鋼材料によって形成された分割
ケーシング以外の分割ケーシングが１２Ｃｒ鋼に代表さ
れるフェライト系鉄鋼材料によって形成されていること
を特徴とする。

【０００９】さらに、第３の発明は、蒸気温度が６５０
℃以上の蒸気が導入される蒸気タービンを有する蒸気タ
ービン設備において、上記蒸気タービンのロータを、軸
方向に分割された複数の分割ロータを一体に連結するこ
とにより構成し、その分割ロータのうち６５０℃以上の
温度に晒される少なくとも１つの分割ロータをＮｉを３
５％以上含むＮｉ基合金に代表されるオーステナイト系
鉄鋼材料によって形成したことを特徴とする。

【００１０】第４の発明は、オーステナイト系鉄鋼材料
によって形成された分割ロータ以外の分割ロータがＣｒ
ＭｏＶ鍛鋼に代表されるフェライト系鉄鋼材料によって
形成されていることを特徴とする。

【００１１】また、第５の発明は、蒸気温度が６５０℃
以上の蒸気が導入される蒸気タービンを有する蒸気ター
ビン設備において、主蒸気止め弁、蒸気加減弁、または
再熱弁の蒸気弁ケーシングを、複数の分割された部分を
一体に連結することによって形成し、その分割された部
分のうち６５０℃以上の温度に晒される主要な分割部分
をＮｉを３５％以上含むＮｉ基合金またはＣｏを５０％
以上含むＣｏ基合金に代表されるオーステナイト系鉄鋼
材料によって形成したことを特徴とする。

【００１２】第６の発明は、第２の発明において、各分
割ケーシングを互いにボルト締結によって連結するとと
もに、オーステナイト系鉄鋼材料とフェライト系鉄鋼材
料との異材接合部分に半径方向に重なり合う重合部を設
け、半径方向内径側にオーステナイト系鉄鋼材料からな
る分割ケーシングの重合部を配し、半径方向外径側にフ
ェライト系鉄鋼材料から成る分割ケーシングの重合部を
配し、その重ね合わせ部分の間隙を室温状態において零
または微少な値に設定したことを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態について説明する。

【００１４】図１は、本発明における蒸気タービン発電
設備の一つのシステム構成図であって、超高圧タービン
１、高圧タービン２、中圧タービン３、第１の低圧ター
ビン４、第２の低圧タービン５、及び発電機６が一軸に
連結されており、上記超高圧タービン１と高圧タービン
２は同一の外部ケーシング内に組み込まれて独立したも
のとされている。

【００１５】しかして、ボイラ加熱器７で発生された６
５０℃以上の高温高圧の蒸気が超高圧タービン１に導入
され、そこで仕事を行った後、第１段再熱器８で６５０
℃以上に再熱され、この再熱蒸気が高圧タービン２に導
入される。上記高圧タービン２に導入され仕事を行った
蒸気は第２段再熱器９で再び加熱され、６５０℃以下の
所定温度の蒸気となり、中圧タービン３、第１及び第２
の低圧タービン４，５に順次導入され仕事を行い、発電
機６を駆動する。

【００１６】また、図２は蒸気タービン発電設備の他の
システム構成図であって、第１の超々高圧高温タービン
１０ａ、第２の超々高圧高温タービン１０ｂ、超高圧タ
ービン１、高圧タービン２、中圧タービン３、第１の低
圧タービン４、第２の低圧タービン５、及び発電機６が
一軸に連結されている。第１の超々高圧高温タービン１
０ａは超高圧タービン１の一部の段落を構成し、第２の
超々高圧高温タービン１０ｂは高圧タービン２の一部の
段落を構成しており、上記第１及び第２の超々高圧高温
タービンは同一の外部ケーシング内に組み込まれ独立し
たものとして構成されている。

【００１７】しかして、ボイラ加熱器７で発生された６
５０℃以上の高温高圧の蒸気が第１の超々高圧高温ター
ビン１０ａに導入され仕事を行った後超高圧タービン１
に導入される。超高圧タービン１に導入され仕事を行っ
た蒸気は第１段再熱器８で６５０℃以上に再熱され、こ
の再熱蒸気が第２の超々高圧高温タービン１０ｂに導入
される。この第２の超々高圧高温タービン１０ｂで仕事
を行った蒸気は高圧タービン２に導入され、そこで仕事
を行った蒸気は第２段再熱器９で再び加熱され、６５０
℃以下の所定温度となり、中圧タービン３、第１及び第
２の低圧タービン４，５に順次導入され仕事を行い、発
電機６を駆動する。

【００１８】図３は、図１における超高圧タービン１と
高圧タービン２が設けられているタービン上半ケーシン
グの縦断面図であり、上記超高圧タービン１及び高圧タ
ービン２が同一の外部ケーシング１１内に配設されてい
る。上記外部ケーシング１１内には内部ケーシング１２
が設けられており、その内部ケーシング１２内にタービ
ンロータ１３が貫挿され、上記内部ケーシング１２の一
半部（図において左半部）内に設けられたノズル及び動
翼等によって超高圧タービン１が構成され、内部ケーシ
ング１２の他半部（図において右半部）内に設けられた
ノズル及び動翼等によって高圧タービン２が構成されて
いる。

【００１９】しかして、ボイラ加熱器で発生された６５
０℃以上の高温高圧の蒸気が主蒸気管１４を通り第１の
ノズル１５を介して超高圧タービン１内に導入され図に
おいて左方に流れ仕事を行う。一方第１の高温再熱管１
６によって６５０℃以上の温度に再熱された蒸気が高圧
タービン２に導入され、図において右方に流れ仕事を行
う。

【００２０】ところで、上記内部ケーシング１２はター
ビン軸方向に例えば３つの分割ケーシング１２ａ，１２
ｂ，１２ｃに分割されており、その分割ケーシング１２
ａ，１２ｂ，１２ｃが互いに一体に連結されている。そ
して、その分割ケーシングのうち特に６５０℃以上の高
温蒸気に晒される少なくと１つの分割ケーシング１２ｂ
が、Ｎｉを３５％以上含むＮｉ基合金、或はＣｏを５０
％以上含むＣｏ基合金に代表されるオーステナイト系鉄
鋼材料によって形成され、その他の分割ケーシング１２
ａ，１２ｃは１２Ｃｒ鋼に代表されるフェライト系鉄鋼
材料によって形成されている。

【００２１】同様に、タービンロータ１３も軸方向に例
えば３つの分割ロータ１３ａ，１３ｂ，１３ｃに分割さ
れ、その分割ロータ１３ａ，１３ｂ，１３ｃが一体に連
結されている。そして、その分割ロータのうち特に６５
０℃以上の高温蒸気に晒される少なくとも１つの分割ロ
ータ１３ｂがＮｉを３５％以上含むＮｉ基合金に代表さ
れるオーステナイト系鉄鋼材料によって形成され、その
他の分割ロータ１３ａ，１３ｃはＣｒＭｏＶ鍛鋼に代表
されるフェライト系鉄鋼材料によって形成されている。

【００２２】このように、内部ケーシング或はタービン
ロータが複数個に分割して製造されているため、高温で
高強度ではあるが大型鋼塊の製造が困難なＮｉ基合金の
如きオーステナイト系鉄鋼材料によっても、それを小さ
い鋼塊に分割して分割ケーシング或は分割ロータを製造
することができ、高温強度を優れたＮｉ基合金の如きオ
ーステナイト系鉄鋼材料によってケーシング或はタービ
ンロータを実用化することができる。したがって、蒸気
温度が６５０℃以上で安全で高信頼性かつ低コストの蒸
気タービン設備を得ることができる。特に、分割ケーシ
ングの少なくとも一つの分割ケーシング１２ｂに、オー
ステナイト系材料の中でもＮｉ基合金に比べて大型鋼塊
の製造に優れるＣｏを５０％以上含むＣｏ基合金を適用
した場合には、分割ケーシングの製造が容易になって均
質で良好な性状の素材を製造することが可能となり、大
型静止部品であるタービンケーシングの強度を十分に確
保しつつその製造を容易に達成することができる。

【００２３】一方、上記オーステナイト系鉄鋼材料によ
って形成された分割ケーシング１２ｂ、或は分割ロータ
１３ｂ以外の分割ケーシング１２ａ，１２ｃ或は分割ロ
ータ１３ａ，１３ｃにフェライト系鉄鋼材料を適用する
ことにより低コスト化を実現することができる。

【００２４】ところで、上記実施の形態においては、分
割ケーシング１２ａ，１２ｃを１２Ｃｒ鋼に代表される
フェライト系鉄鋼材料によって形成したものを示した
が、フェライト系鉄鋼材料としてはＣｒＭｏ鋼、ＣｒＭ
ｏＶ鋼でもよく、Ｂなどの微量添加物の有無は問わな
い。また、分割ロータ１３ａ，１３ｃにはＣｒＭｏＶ鋼
以外にＮｉＣｒＭｏＶ鋼、１２Ｃｒ鋼を適用してもよ
く、Ｎｂ、Ｂなどの微量添加物の有無は問わない。

【００２５】図４は、図２における第１及び第２の超々
高圧高温タービン１０ａ，１０ｂが設けられているター
ビン上半ケーシングの縦断面図であり、上記第１及び第
２の超々高圧高温タービン１０ａ，１０ｂが同一の外部
ケーシング１７内に配設されている。上記外部ケーシン
グ１７内には内部ケーシング１８が設けられており、そ
の内部ケーシング１８の一半部（図において左半部）内
に設けられたノズル及び動翼等によって超々高圧高温タ
ービン１０ａが構成され、内部ケーシング１８の他半部
（図において右半部）内に設けられたノズル及び動翼等
によって超々高圧高温タービン１０ｂが構成されてい
る。

【００２６】そして、この場合も内部ケーシング１８は
タービン軸方向に例えば３つの分割ケーシング１８ａ，
１８ｂ，１８ｃに分割されており、その分割ケーシング
１８ａ，１８ｂ，１８ｃが互いに一体に連結されてい
る。そして、その分割ケーシング１８ａ，１８ｂ，１８
ｃのうち特に６５０℃以上の高温蒸気に晒される少なく
とも１つの分割ケーシング１８ｂが、Ｎｉを３５％以上
含むＮｉ基合金、或はＣｏを５０％以上含むＣｏ基合金
に代表されるオーステナイト系鉄鋼材料によって形成さ
れ、その他の分割ケーシング１８ａ，１８ｃは１２Ｃｒ
鋼に代表されるフェライト系鉄鋼材料によって形成され
ている。

【００２７】同様に、タービンロータ１９も軸方向に例
えば３つの分割ロータ１９ａ，１９ｂ，１９ｃに分割さ
れ、その分割ロータ１９ａ，１９ｂ，１９ｃが一体に連
結されている。そして、その分割ロータのうち、特に６
５０℃以上の高温蒸気に晒される少なくとも１つの分割
ロータ１９ｂがＮｉを３５％以上含むＮｉ基合金に代表
されるオーステナイト系鉄鋼材料によって形成され、そ
の他の分割ロータ１９ａ，１９ｃＣｒＭｏＶ鍛鋼に代表
されるフェライト系鉄鋼材料によって形成されている。

【００２８】しかして、この図４に示すものも図３に示
すものと同様な効果を奏する。

【００２９】図５は、図３に示す内部ケーシングの製造
説明図であり、Ｎｉを３５％以上含むＮｉ基合金を使用
した分割ケーシング１２ｂの素材がＮｉ基合金材料をリ
ング状または半リング状に鍛造によって製造される。

【００３０】したがって、この場合円柱形やブロック形
状の鍛造材で同一外径のケーシングを製作する場合に比
べてインゴットの量を少量に抑えることができ、一度に
比較的幅広の素材を製造することができるとともに、低
コスト化を達成することができる。また厚さ方向に一様
な性質を有する鍛造材とすることができることから、良
好な性状の素材を製作することができる。

【００３１】ところで、上記各分割ケーシング１２ａ，
１２ｂ，１２ｃ、或は１８ａ，１８ｂ，１８ｃ、及び分
割ロータ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ或は１９ａ，１９ｂ，
１９ｃの連結手段としては、図６及び図７に示すよう
に、溶接２０或は２１による連結方法を適用することが
できる。この場合、各分割部分の縦継手の剛性が高く、
連続的に一体のケーシング或はロータとすることがで
き、継手部分に余分な部品を配設する必要もなくコンパ
クトに形成でき、特にケーシングの場合には継手部分か
らの蒸気漏洩を根絶することから、強度的な信頼性が高
く、圧力容器としての機能性も十分保持させることがで
きる。

【００３２】また、上記分割ケーシング１２ａ，１２
ｂ，１２ｃ（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ）や分割ロータ１
３ａ，１３ｂ，１３ｃ（１９ａ，１９ｂ，１９ｃ）の連
結には、図８或は図９に示すようにボルト締結による連
結方法を使用することもできる。すなわち、分割ロータ
１３ａ，１３ｂの連接部にそれぞれフランジ部２２ａ，
２２ｂを形成し、そのフランジ部をボルト２３によって
連結する。また同様にロータの場合も、分割ロータ１３
ａ，１３ｂの連接部にそれぞれフランジ部２４ａ，２４
ｂを形成し、そのフランジ部をボルト２５によって連結
する。

【００３３】しかして、この場合線膨張率の異なる材料
間に発生する熱膨張量の差異によって発生する変形量の
差異を継手面の滑りによって開放することが可能となっ
て継手部分に過大な熱応力が発生することを防止するこ
とができる。しかも、タービン設備の運用後におけるタ
ービンの性能向上や経年劣化回復などを目的としたター
ビンケーシング或はタービンロータの更新に際して、タ
ービンケーシング或はタービンロータの必要な分割部分
だけを更新することが可能であり、保守性を向上させる
ことができる。また、分割ロータのボルト締結による連
結を行う場合には、互いに相対するフランジ部２４ａ，
２４ｂの対向面に放射状の系合部を設け、その系合部を
互いに噛み合わせるようにすればさらに好ましい。

【００３４】図１０は、分割ケーシング１２ａ，１２ｂ
をボルト２３で連結する場合の他の実施例を示す図であ
って、オーステナイト系鉄鋼材料によって形成された分
割ケーシング１２ｂには、フェライト系鉄鋼材料製の分
割ケーシング１２ａとの接合部分に、上記分割ケーシン
グ１２ａの内面側に重なり合う環状突部２６が設けられ
ている。

【００３５】すなわち、分割ケーシングの半径方向の重
ね合わせの部分においては、半径方向内径側にオーステ
ナイト系鉄鋼材料からなる分割ケーシング１２ｂを配
し、半径方向外径側にフェライト系鉄鋼材料からなる分
割ケーシング１２ａが配設されている。そして、上記重
なり合いの部分の間隙ａが室温状態において零または重
ね合わせ部の半径の０．２４％以下の微少な値に設定さ
れている。

【００３６】しかして、タービン運転の際にタービンケ
ーシングの温度が高くなって分割ケーシングがそれぞれ
の材料の線膨張率にしたがって膨張したとき、ケーシン
グ接合部の重ね合わせの内径側に配したオーステナイト
系鉄鋼材料からなる分割ケーシングの熱膨張量が外径側
に配設されたフェライト系鉄鋼材料からなる分割ケーシ
ングの熱膨張量よりも大きくなることから、重ね合わせ
部分の間隙が室温状態において零に設定されていた場合
は、温度上昇とともに一層強固に接触してケーシング内
部の高温高圧蒸気がケーシングの外に漏れ出すことが防
止される。

【００３７】したがって、ボルト締結力による縦継手接
触面だけで蒸気漏洩防止を確保する必要がなくなり、肉
厚構造部分となる継手をコンパクトにすることができ、
熱応力の低減を図ることもできる。

【００３８】また、重ね合わせ部分の間隙が室温状態に
おいて上述の如く微小値に設定されていた場合には、蒸
気タービン内の蒸気圧力がまだ十分に高まらない状態の
うちに重ね合わせ部の環状突部２６が分割ケーシング１
２ａの内面に接触し、さらに温度が高まると上記環状突
部２６が分割ケーシング１２ａの内面に強固に接触して
ケーシング内部の蒸気がケーシングの外に漏れ出すこと
が防止される。そのためタービン起動時のようにタービ
ン内部蒸気が比較的低温で圧力が比較的低い場合は、ボ
ルト締結力による継手接触面だけで蒸気漏洩防止が確保
され、タービン内部蒸気が低温高圧になって来ると上記
環状突部２６からなる重なり合い部分が接触してケーシ
ング内部から蒸気が漏出することが確実に防止される。

【００３９】蒸気タービンケーシングに使用されるＮｉ
基合金に代表されるオーステナイト系鉄鋼材料と１２Ｃ
ｒ鋼に代表されるフェライト系材料の平均線膨張率の差
は約５×１０^-6／℃程度であり、他方、当該蒸気タービ
ンケーシングの高温部は無負荷運転時に５００℃以上の
温度になる。この無負荷運転時まではケーシング内部の
蒸気圧力は極めて低く、分割ケーシングの継手のボルト
締結力が小さ目であっても当該継手接触面から蒸気が漏
れ出す恐れはない。

【００４０】したがって、この時点までに分割ケーシン
グの重ね合わせ部が接触すれば、その後の負荷運転にお
いてはさらに温度が高くなって重ね合わせ部が強固に接
触して来るので、十分な蒸気漏洩防止効果が得られ、分
割ケーシングの継手部を肉厚、高剛性にする必要がなく
なる。

【００４１】分割ケーシングの重ね合わせ部において、
当該重ね合わせ部の半径をＲとするとき、平均線膨張率
の差Δαが約５×１０^-6／℃のオーステナイト系鉄鋼材
料と１２Ｃｒ鋼に代表されるフェライト系鉄鋼材料の温
度Ｔが５００℃になったときの熱膨張量の差ΔＲは、Ｔ
ｏを常温とすると、 ΔＲ＝Ｒ×Δα×（Ｔ−Ｔｏ）であり、その半径比ΔＲ／Ｒは ΔＲ／Ｒ＝Δα×（Ｔ−Ｔｏ）＝５×１０^-6×（５００
−２５）＝約０．００２４であり、したがって、分割ケーシングの重ね合わせ部の
常温時の間隙がその部分の半径の０．２４％以下であれ
ば無負荷運転のうちに当該重ね合わせ部が接触し始め、
その後の負荷運転においては、さらに温度が高くなって
重ね合わせ部が強固に接触して来るので十分な蒸気漏洩
防止効果が得られる。

【００４２】図１１は本発明の他の実施の形態を示す図
であり、主蒸気止め弁２７の弁ケーシング２８が複数
（図においては３つ）の分割ケーシング２８ａ，２８
ｂ，２８ｃによって構成され、それらが一体に例えば溶
接によって連結されている。これらの分割ケーシング２
８ａ，２８ｂ，２８ｃのうちで６５０℃以上の高温に晒
される主要な少なくとも１つの分割ケーシング例えば２
８ａ，２８ｂが材料にＮｉを３５％以上含むＮｉ基合金
或はＮｉ基合金に比べて大型鋼塊の製造性に優れたＣｏ
を５０％以上含むＣｏ基合金が適用されている。

【００４３】しかして、この弁ケーシングにおいては、
高温で高強度であるが大型鋼塊の製造が困難なＮｉ基合
金で形成されるものにおいても、小さい鋼塊に分割して
素材を製造し、これを使用して弁ケーシングを形成する
ことができ、高温強度に優れたＮｉを３５％以上含むＮ
ｉ基合金を使用した弁ケーシングを実用化することがで
きる。また、Ｃｏを５０％以上含むＣｏ基合金を適用し
た場合には、Ｃｏ基合金が上述のようにＮｉ基合金に比
べて大型鋼塊の製造性に優れているため、弁ケーシング
の分割部分の製造がより容易となって均質で良好な状態
の素材を製作することができ、大型静止部品である弁ケ
ーシングの強度を十分に確保することができる。

【００４４】また、上記各分割ケーシングを形成するＮ
ｉ基合金またはＣｏ基合金は、図１２に示すように、円
柱状またはブロック状に鍛造によって製造した材料から
所定形状に加工することができ、一つの円柱形やブロッ
ク形状の鍛造材によって同一外径のケーシングを製作す
る場合に比べてインゴット量を少量に抑えることがで
き、一度に比較的幅広の素材を製造することができ低コ
スト化が達成できる。さらに分割ケーシングは比較的小
型となるので、素材自体も小さくてよく、厚さ方向に一
様な性質を有する鍛造材とすることができ、良好な性状
の素材を製作することができる。

【００４５】なお、上記実施の形態においては、主蒸気
止め弁について説明したが、蒸気加減弁または再熱弁に
も適用することができる。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、タービンケーシング、タービンロータ或は蒸気弁を
それぞれ複数に分割し、特に６５０℃以上の蒸気に晒さ
れる少なくとも１つの分割部分をＮｉ基合金或はＣｏ基
合金等のオーステナイト系鉄鋼材料によって形成するよ
うにしたので、タービンケーシング等を６５０℃以上の
高温に耐えるものとすることができるとともに、大型鋼
塊の製造が困難なＮｉ基合金の如きオーステナイト系材
料の使用による製造上の困難を克服することができる。
しかも、各分割部分をボルト締結によって一体化した場
合には、タービンの性能向上や経年劣化回復などを目的
としたタービンロータやケーシングの更新に際して、必
要な部分だけ更新することも可能となり、保守性に優れ
たものとすることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における蒸気タービン発電設備の一つの
システム構成図。

【図２】本発明における蒸気タービン発電設備の他のシ
ステム構成図。

【図３】図１における超高圧タービンと高圧タービンが
設けられているタービン上半ケーシングの縦断面図。

【図４】図２における第１及び第２の超々高圧高温ター
ビンが設けられているタービン上半ケーシングの縦断面
図。

【図５】図３に示す内部ケーシングの製造説明図。

【図６】分割ケーシングを溶接によって連結する説明
図。

【図７】分割ロータを溶接によって連結する説明図。

【図８】分割ケーシングをボルト締結によって連結した
状態を示す断面部分図。

【図９】分割ロータをボルト締結によって連結した状態
を示す断面部分図。

【図１０】分割ケーシングをボルト締結によって連結す
る他の例を示す図。

【図１１】主蒸気止め弁の弁ケーシング部の断面図。

【図１２】図１１に示す弁ケーシングの製造説明図。

【符号の説明】

１超高圧タービン２高圧タービン３中圧タービン７ボイラ加熱器８第１段再熱器９第２段再熱器１０ａ第１の超々高圧高温タービン１０ｂ第２の超々高圧高温タービン１１，１７外部ケーシング１２，１８内部ケーシング１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１８ａ，１８ｂ，１８ｃ分
割ケーシング１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１９ａ，１９ｂ，１９ｃ分
割ロータ２３，２５ボルト２６環状突部２８弁ケーシング２８ａ，２８ｂ，２８ｃ分割ケーシング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０１Ｄ 25/26 Ｆ０１Ｄ 25/26 Ｆ (72)発明者津田陽一神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地株式会社東芝京浜事業所内 (72)発明者金子丈治神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地株式会社東芝京浜事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】蒸気温度が６５０℃以上の蒸気が導入され
る蒸気タービンを独立して有する蒸気タービン設備にお
いて、上記蒸気タービンのタービンケーシングを、ター
ビン軸方向に分割された複数の分割ケーシングを一体に
連結することによって構成し、その分割ケーシングのう
ち６５０℃以上の温度に晒される少なくとも１つの分割
ケーシングを、Ｎｉを３５％以上含むＮｉ基合金または
Ｃｏを５０％以上含むＣｏ基合金に代表されるオーステ
ナイト系鉄鋼材料によって形成したことを特徴とする、
蒸気タービン設備。
【請求項２】タービンケーシングがタービン内部ケーシ
ングであることを特徴とする、請求項１記載の蒸気ター
ビン設備。
【請求項３】オーステナイト系鉄鋼材料によって形成さ
れた分割ケーシング以外の分割ケーシングが１２Ｃｒ鋼
に代表されるフェライト系鉄鋼材料によって形成されて
いることを特徴とする、請求項１または２記載の蒸気タ
ービン設備。
【請求項４】オーステナイト系鉄鋼材料によって形成さ
れている分割ケーシングが、リング状または半リング状
に鍛造により製造された材料によって形成されているこ
とを特徴とする、請求項１または２記載の蒸気タービン
設備。
【請求項５】蒸気温度が６５０℃以上の蒸気が導入され
る蒸気タービンを独立して有する蒸気タービン設備にお
いて、上記蒸気タービンのロータを、軸方向に分割され
た複数の分割ロータを一体に連結することにより構成
し、その分割ロータのうち６５０℃以上の温度に晒され
る少なくとも１つの分割ロータをＮｉを３５％以上含む
Ｎｉ基合金に代表されるオーステナイト系鉄鋼材料によ
って形成したことを特徴とする、蒸気タービン設備。
【請求項６】オーステナイト系鉄鋼材料によって形成さ
れた分割ロータ以外の分割ロータがＣｒＭｏＶ鍛鋼に代
表されるフェライト系鉄鋼材料によって形成されている
ことを特徴とする、請求項５記載の蒸気タービン設備。
【請求項７】分割ケーシングまたは分割ロータは、互い
に溶接によって隣接する分割ケーシングまたは分割ロー
タに連結され一体化されていることを特徴とする、請求
項１乃至６のいずれかに記載の蒸気タービン設備。
【請求項８】分割ケーシングまたは分割ロータは、互い
にボルト締結によって隣接する分割ケーシングまたは分
割ロータに連結され一体化されていることを特徴とす
る、請求項１乃至６のいずれかに記載の蒸気タービン設
備。
【請求項９】蒸気温度が６５０℃以上の蒸気が導入され
る蒸気タービンを独立して有する蒸気タービン設備にお
いて、主蒸気止め弁、蒸気加減弁、または再熱弁の蒸気
弁ケーシングを、複数の分割された部分を一体に連結す
ることによって形成し、その分割された部分のうち６５
０℃以上の温度に晒される主要な分割部分をＮｉを３５
％以上含むＮｉ基合金またはＣｏを５０％以上含むＣｏ
基合金に代表されるオーステナイト系鉄鋼材料によって
形成したことを特徴とする、蒸気タービン設備。
【請求項１０】蒸気弁ケーシングのオーステナイト系鉄
鋼材料によって形成される各分割部分は、リング状、円
柱状、またはブロック状に鍛造により製造された材料に
よって形成されていることを特徴とする、請求項９記載
の蒸気タービン設備。
【請求項１１】各分割ケーシングを互いにボルト締結に
よって連結するとともに、オーステナイト系鉄鋼材料と
フェライト系鉄鋼材料との異材接合部分に半径方向に重
なり合う重合部を設け、半径方向内径側にオーステナイ
ト系鉄鋼材料からなる分割ケーシングの重合部を配し、
半径方向外径側にフェライト系鉄鋼材料から成る分割ケ
ーシングの重合部を配し、その重ね合わせ部分の間隙を
室温状態において零または微少な値に設定したことを特
徴とする、請求項３記載の蒸気タービン設備。
【請求項１２】異材接合部の半径方向重ね合わせ部分の
間隙を重ね合わせ部分の半径の０．２５％以下の微小値
としたことを特徴とする、請求項１１記載の蒸気タービ
ン設備。