JPH04292502A - 軸流タービンの静翼 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は軸流タービンの静翼の構
造に関する。

【０００２】

【従来の技術】大容量蒸気タービン等では、効率向上は
重要な研究課題であり、特に、大容量化に伴って低圧段
落部の効率向上が重要視されるようになってきた。しか
し、蒸気タービンの低圧段落部における蒸気流に関する
解明、若しくは、それに基づく改善は未だ十分に行われ
ていない。

【０００３】図７は、フレア角（静翼ダイヤフラム外輪
が下流側に流路面積を増大するように拡大する角度）の
ある低圧タービン最終段落の子午面断面を示す。静翼１
と動翼２とが作動流体の流路内に設けられ、静翼１は流
路を構成するダイヤフラム外輪３とダイヤフラム内輪４
で保持されている。動翼２は回転するロータ５に取り付
けられている。

【０００４】静翼１のフレア角が大きい場合、前段動翼
７からほぼ一様に流出した蒸気はダイヤフラム外輪３方
向に大きく偏向する必要があるが、先端部ではフレア角
により流路面積が急に増大するのに対して蒸気が十分補
充されないために、静翼先端部では流れずらくなり流量
が減少すると共に半径方向の流出角が大きくなる。その
結果、静翼出口の先端部圧力が計画値より低くなると共
にそのまま損失となってしまう半径方向速度成分が大き
くなる。また、静翼出口の先端部圧力が計画値より低く
なると静翼からの流出速度が速くなり動翼入口角に対し
て腹打ち流入の状態となり迎え角損失が増加する。さら
に、静翼出口の先端部圧力が計画値より低くなると動翼
からの相対流出速度が遅くなるので絶対流出速度が速く
なりリービング損失が増加する。

【０００５】従来の対策として、低圧タービンのフレア
角の大きい場合に、特願平２−６７０４５号明細書に記
載のように、翼長の途中から先端に向かって翼列最小流
路幅を急に広くする方向に翼を捩じる方法が行われてい
た。この方法では、静翼先端部の流量を多くするように
改善されるが、未だ十分でない。すなわち、静翼翼列内
で流量が先端部に移動する量が多くなり半径方向速度が
大きくなるので十分流量が増加しない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、静翼
後流の流出角及び蒸気量の半径方向分布等を、静翼の幾
何学的流出角で調整しようとしたものである。図８は静
翼群の半径方向一断面の翼列構成状態を示す断面図であ
る。静翼を通過する蒸気量は翼列流路の最狭部ＯとＯの
半径方向分布によって決定される。低圧タービンの下流
段落のように、翼長が長くなると、図８に示した翼断面
形状は根元側から先端側に向かって次第に大きくなるよ
うに形成され、一般には翼弦長Ｃと翼列ピッチｐの比が
ほぼ一定になるように構成されている。従って、翼列の
入口部では、翼厚みによる翼列流路の絞り割合は根元か
ら先端までほぼ一様になっている。このため、翼列流路
入口の絞りにより流れの整流作用で先端部に蒸気が補充
されるものの、未だ十分ではない。

【０００７】本発明の目的は、静翼入口から先端部を流
れる蒸気量を多くして、静翼内の半径方向の流れを抑制
するとともに静翼出口先端部の圧力を高くして、段落性
能を向上するタービン静翼を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は所定の翼高さより内壁側の静翼前縁部の翼
列流路幅を狭くするように静翼前縁翼厚みを厚くしたこ
とを特徴とする。

【０００９】

【作用】本発明は、所定の翼高さより内壁側の静翼前縁
部の翼列流路幅を狭くすることにより、内壁側の流動抵
抗を大きくして、内壁側の蒸気を半径方向外向き、すな
わち、外壁方向に向けることができる。

【００１０】これによって静翼先端部に流入する蒸気量
を多くするとともに、静翼内での蒸気流の半径方向外向
き流れを小さくすることができる。

【００１１】

【実施例】本発明を適用した時の静翼列を図１に示す。 静翼１は多数の要素翼形１０を積み重ねてなり、接線方
向に傾いてダイヤフラム外輪壁８及び内輪壁９に保持さ
れている。従来翼の要素翼形１０は一般的にダイヤフラ
ム外輪側が大きく内輪側ほど小さくなっているが、本発
明による静翼は要素翼形１０の前縁部６のみが流入側翼
高さｈ２から外輪壁から内輪壁に向かって若干大きくな
り、流入側翼高さｈ１より内側では前縁部６のみ同一形
状になっている。翼高さ位置ｈ２とｈ１における要素翼
形を図２及び図３に示す。図２の要素翼形１０ａに比べ
て図３の要素翼形１０ｂは前縁部６の翼厚みが厚くなっ
ている。

【００１２】図４は翼列流入部の流路幅ｓと翼列ピッチ
ｐ（図８参照）との比の翼長方向分布を従来法による分
布と比較して示したものである。前縁部６の翼を厚くす
ることによって、従来翼に比べて根元よりｈ２の位置か
ら流入部の無次元流路幅ｓ／ｐは連続的に急に小さくな
り、根元よりｈ１の位置からは連続的にゆるやかに小さ
くなっている。また、ｈ１の位置は図５に示す前段の動
翼７の先端の半径位置付近とする。

【００１３】図５は本発明の静翼を適用した場合の静翼
から流出する蒸気の単位面積当りの流量Ｑの分布を示し
たものであるが、従来例に比べて先端部での急な減少が
なくなっている。

【００１４】本発明の実施例は、図３に示した要素翼形
の前縁部６の翼厚みが根元までほぼ一定になっているが
、図６に示すように内輪壁９の近傍で前縁部６の翼厚み
を再び薄くする場合もある。これにより、内輪壁近傍の
流れを壁面に押しつける作用が生じ静翼根元部の二次流
損失を低減することができる。

【００１５】

【発明の効果】本発明によれば、下流側に流路面積が急
拡大するタービン段落の静翼先端部における静翼内及び
静翼出口の半径方向速度を小さくし、しかも、静翼出口
先端部の蒸気量を多くし、翼先端部での動翼へ流入する
流体の迎え角を適正化し、さらに動翼先端部から流出す
る蒸気の絶対流出速度を小さくしリービング損失を減少
させることができ、流体の持つエネルギを動翼で有効に
仕事に変換できるので軸流タービンの効率を向上させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の静翼列の説明図。

【図２】静翼群の半径方向の断面図。

【図３】静翼群の半径方向の断面図。

【図４】静翼列入口における流路幅と翼列ピッチの比の
分布図。

【図５】静翼出口における単位面積当りの流量の分布図
。

【図６】本発明の他の実施例の静翼列の説明図。

【図７】低圧タービン段落の子午面断面図。

【図８】静翼群の半径方向の断面図。

【符号の説明】

１…静翼、２…動翼、３…ダイヤフラム外輪、４…ダイ
ヤフラム内輪、６…静翼前縁部、１０…要素翼形。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流れ方向に拡大流路を形成する軸流タービ
   ン段落の静翼において、前記静翼の前縁部の翼厚みによ
   る翼列入口流路の絞り割合を所定の翼高さより内壁側で
   大きくしたことを特徴とする軸流タービン静翼。
2. 【請求項２】請求項１において、前記静翼の前記前縁部
   の翼厚みの翼列ピッチに対する割合を所定の翼高さより
   内壁側で大きくした軸流タービン静翼。