JP3776541B2 - 蒸気タービン車室フランジの冷却構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は蒸気タービン車室の水平フランジを冷却する構造を備えた蒸気タービンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
蒸気タービン車室の上下の水平フランジとこれを締結する水平フランジボルトは、運転中に高温蒸気の影響を受けて温度が上昇し、長時間ボルトを締め付けた状態ではボルトとフランジが高温クリープで緩んでしまい水平フランジ面から蒸気洩れを起すことがある。
【０００３】
このため車室上半部及び車室下半部の水平フランジ部を締結する水平フランジボルトより内側に、車室内面にほぼ平行な面に沿って冷却蒸気流路が形成されて冷却を行うようにしている。
【０００４】
図３ないし図５に従来の冷却構造の二例を示す。図３に示すものは、車室上半部５１Ａ及び下半部５１Ｂの水平フランジ５２Ａ，５２Ｂの内面に溝を穿設し、これに蓋５３Ａ，５３Ｂを溶接することによって植込ボルト５４よりも内側で車室内面にほぼ平行な面に沿った冷却蒸気流路５５Ａ，５５Ｂを形成したものである。
【０００５】
そしてこの冷却蒸気流路５５Ａ，５５Ｂに蒸気タービンの低温部から抽気した蒸気を流してこの部分を冷却する。しかし、ボルト穴５６へは冷却蒸気は供給しない。なお、上記一対の冷却蒸気流路５５Ａ，５５Ｂは、熱応力の発生を防止するために上下対称でかつ左右対称の位置に設けられている。
【０００６】
また、図４，５に示すものは、車室上半部５１Ａ及び下半部５１Ｂの水平フランジ５２Ａ，５２Ｂを締結するボルト５４のボルト穴５６よりも内側に、車室内面にほぼ平行な面に沿って高温用配管５７を車室製作時に鋳ぐるみすることにより冷却蒸気の流路５５Ａ，５５Ｂを形成したものである。なお、図５は図４のＶ−Ｖ断面図である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記したような従来のものにおいて、蒸気タービン車室の内面は同内面全般にわたって一様に平坦部を形成しているとは限らず、蒸気タービンによっては余儀なく凹凸面に形成される場合もあり、そのような場合には車室の水平フランジの冷却ができないというものもある。
【０００８】
又冷却蒸気として低温部から抽気した蒸気を使用するので、その分タービン性能は低下することになる。
【０００９】
本発明はこのような従来のものにおける不具合を解消し、蒸気タービンの内面形状のいかんにかかわらず水平フランジ部の冷却を確実に行い、かつ、タービン性能の低下もないようにしたものを提供することを課題とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記した課題を解決すべくなされたもので、車室上半部及び車室下半部それぞれの水平フランジの鉛直な外側端面と同外側端面に沿って被覆した保温材との間に冷却流路を設け、同冷却流路の上部及び下部で前記保温材の一部を除去して前記冷却流路の上部及び下部を大気に連通し同大気を下部から上部へ自然通過させるようにした蒸気タービン車室フランジの冷却構造を提供し、水平フランジの鉛直な外側端面とこれに沿って被覆した保温材との間、即ち水平フランジの内部ではなく外部に冷却流路を形成するので、車室内の形状とは全く無関係でそれに支配されることはなく、また、冷却に必要な箇所のみを的確に特定して冷却を行いうるようにしたものである。
【００１２】
また、上記に加えて、前記冷却流路をその上部及び下部で大気に連通したことにより、同冷却流路にはその下部から大気が冷却空気として流入し、車室の熱を受けて温度上昇し（因みに一般的な蒸気タービンでは、最も高温度で内面蒸気温度が５３８℃、そしてこの冷却流路附近ではそれより約２０〜４０℃程低い温度である）、比重量が小さくなって車室上半部側への大気の自然流れが生じて冷却が促進されることになる。そしてここでも冷却媒体としてタービン低圧部の冷却蒸気を使用しないので、蒸気タービンの性能を僅かでも損うことはないものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１及び図２に基づいて本発明の実施の一形態を説明する。図１は蒸気タービン車室フランジの冷却構造の説明図、また図２は冷却構造を設置したイメージ図である。
【００１４】
車室上半部１Ａ及び車室下半部１Ｂは、水平フランジ２の部位において水平フランジボルト３で締付けられており、水平フランジ２を含めて全表面は保温材４及び保温材６により被覆されている。
【００１５】
水平フランジ２の鉛直な外側端面５とその端面に沿って被覆した保温材６との間には、冷却媒体流路７が設けられている。
【００１６】
なお、冷却媒体流路７は、水平フランジ２の全面に設けられているのではなく、冷却を必要とする箇所のみを選定して設けられている。
【００１７】
また、冷却媒体流路７は、その上部及び下部で保温材４の一部を切り欠き、大気に連通する通路４Ａ，４Ｂを形成し、冷却媒体として大気を利用するようになっている。
【００１８】
なお、改めて図示することは省略するが、この下方の通路４Ｂに雑空気配管を接続し、プラントが備えている雑空気等を冷却媒体として用い、強制的に冷却媒体流路に供給して冷却を行うこともできる。
【００１９】
また、これらの冷却媒体流路７は、水平フランジ２の鉛直な外側端面５に形成するので、その位置を任意に選定することが出来、図２にイメージとして示すように、水平フランジ２の冷却を必要とする箇所を狙って設け、同図中に黒矢印で示すように冷却媒体であるたとえば冷却空気を流出し、水平フランジボルト３を冷却するものである。
【００２０】
本実施の形態では、前記のようにして蒸気タービン車室における水平フランジ２の冷却を必要とする任意の位置を選定して冷却することが可能となる。
【００２１】
又雑空気配管を接続して強制的に冷却させる場合も水平フランジ２の上下部の一部保温材を開放し大気空気を自然通過させる場合も冷却媒体として大気温度の空気を用いているので構造が簡単な割りに冷却効果は大きい。
【００２２】
因みに水平フランジの部位での水平フランジボルト３の温度は、通常運転時一般的にこの種蒸気タービン（事業用、産業用）の最も高温度である内面蒸気温度５３８℃に対し約２０〜４０℃低い温度となる。
【００２３】
従って、車室下半部側から導入される冷却媒体の空気はこのような車室の熱を受けて上昇し、比重量が小さくなり車室上半部側への自然流れが生じてここに冷却空気の流路が形成されることになる。
【００２４】
そのうえ前記した従来のもののように冷却媒体として低圧部の蒸気を使用しないので、蒸気タービンの出能を僅かでも損うことがないものである。
【００２５】
以上、本発明を図示の実施の形態について説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されず、本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えてよいことはいうまでもない。
【００２６】
【発明の効果】
以上本発明によれば、水平フランジの内部ではなく外部に冷却流路を形成するので、蒸気タービンの内面形状の如何に拘わらず冷却を必要とする水平フランジ部位を選んで容易に冷却できることになり、高温蒸気の影響を受けてボルト、フランジが高温クリープで緩み、水平フランジ面から蒸気洩れを起すこともなく、信頼性の高い蒸気タービンを得ることができたものである。
【００２８】
しかも冷却流路の上部及び下部で保温材の一部を除去する極く簡便な構造で自然法則を巧みに利用して最も安価な大気を下部から上部へ自然流れの冷却媒体として使用することができ、製作コスト及びランニングコストを大巾に低下することができたものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係る車室フランジの冷却構造を示す概略図。
【図２】図１の実施の形態の車室フランジ冷却構造の設置位置をイメージ的に示す説明図。
【図３】従来の車室フランジの冷却構造の１例を示す概略図。
【図４】従来の車室フランジの冷却構造の他の例を示す概略図。
【図５】図４のＶ−Ｖ断面図。
【符号の説明】
１Ａ 車室上半部
１Ｂ 車室下半部
２ 水平フランジ
３ 水平フランジボルト
４ 保温材
５ 外側端面
６ 保温材
７ 冷却媒体流路

Claims (1)

1. 車室上半部及び車室下半部それぞれの水平フランジの鉛直な外側端面と同外側端面に沿って被覆した保温材との間に冷却流路を設け、同冷却流路の上部及び下部で前記保温材の一部を除去して前記冷却流路の上部及び下部を大気に連通し同大気を下部から上部へ自然通過させることを特徴とする蒸気タービン車室フランジの冷却構造。

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