JPH11107701A - 軸流タービン - Google Patents
軸流タービンInfo
- Publication number
- JPH11107701A JPH11107701A JP9268518A JP26851897A JPH11107701A JP H11107701 A JPH11107701 A JP H11107701A JP 9268518 A JP9268518 A JP 9268518A JP 26851897 A JP26851897 A JP 26851897A JP H11107701 A JPH11107701 A JP H11107701A
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- JP
- Japan
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- stage
- stage nozzle
- nozzle
- high pressure
- inflow
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- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 20
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 蒸気タービンやガスタービンで使用される軸
流タービンに関し、調速段ノズルから高圧第１段ノズル
へ流入する蒸気の流れを改善し、タービン性能を向上す
る。 【解決手段】 高温、高圧の蒸気は調速段ノズル１０で
膨張し、調速段動翼２０を流れて仕事をし、チャンバ７
０から高圧第１段ノズル３０へ流入し、更に高圧第１段
動翼４０で仕事をし、高圧第２段ノズル５０に入り、高
圧第２段動翼６０で同様に仕事をし、タービン回転軸８
０を回転させる。調速段ノズル１０は円周方向で蒸気の
送入部と非送入部のノズルを有し、非送入部からの流れ
は高圧第１段ノズルの流入方向とミスマッチングし、性
能低下につながる。そこで非送入部に相当する高圧第１
段ノズル３０直前の周方向に複数枚の案内羽根１００を
配置し、非送入部からの流れを送入部からの流れと同じ
方向に変更し、ミスマッチングをなくして、高圧第１段
ノズル３０へ流入させ、性能低下を防止する。
流タービンに関し、調速段ノズルから高圧第１段ノズル
へ流入する蒸気の流れを改善し、タービン性能を向上す
る。 【解決手段】 高温、高圧の蒸気は調速段ノズル１０で
膨張し、調速段動翼２０を流れて仕事をし、チャンバ７
０から高圧第１段ノズル３０へ流入し、更に高圧第１段
動翼４０で仕事をし、高圧第２段ノズル５０に入り、高
圧第２段動翼６０で同様に仕事をし、タービン回転軸８
０を回転させる。調速段ノズル１０は円周方向で蒸気の
送入部と非送入部のノズルを有し、非送入部からの流れ
は高圧第１段ノズルの流入方向とミスマッチングし、性
能低下につながる。そこで非送入部に相当する高圧第１
段ノズル３０直前の周方向に複数枚の案内羽根１００を
配置し、非送入部からの流れを送入部からの流れと同じ
方向に変更し、ミスマッチングをなくして、高圧第１段
ノズル３０へ流入させ、性能低下を防止する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は蒸気タービンやガス
タービンなどで使用される軸流タービンの性能向上に関
する。
タービンなどで使用される軸流タービンの性能向上に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来の蒸気タービンで使用されている軸
流タービンの代表例を図３により説明する。図３におい
て、ボイラから供給される高圧、高温の蒸気は調速段ノ
ズル１０で膨張し、高速流れになり、調速段動翼２０を
流れ、仕事を行う。調速段動翼２０を流出した蒸気は調
速段後のチャンバ７０で運動エネルギを失いつつ次の高
圧第１段ノズル３０へ流入し、更に高圧第１段動翼４０
へ流入して仕事を行う。そのあと、蒸気は同様に高圧第
２段ノズル５０、高圧第２段動翼６０で膨張し仕事を行
う。以下、第３段以降も同様であり、このような蒸気の
流れにより、タービン回転軸８０が回転する。
流タービンの代表例を図３により説明する。図３におい
て、ボイラから供給される高圧、高温の蒸気は調速段ノ
ズル１０で膨張し、高速流れになり、調速段動翼２０を
流れ、仕事を行う。調速段動翼２０を流出した蒸気は調
速段後のチャンバ７０で運動エネルギを失いつつ次の高
圧第１段ノズル３０へ流入し、更に高圧第１段動翼４０
へ流入して仕事を行う。そのあと、蒸気は同様に高圧第
２段ノズル５０、高圧第２段動翼６０で膨張し仕事を行
う。以下、第３段以降も同様であり、このような蒸気の
流れにより、タービン回転軸８０が回転する。
【０００３】ところで、調速段のノズルは一般に図４に
示すように、部分負荷特性を向上させるために、複数個
のノズル室から構成されており、設計点では図示の
〈１〉〜〈３〉の弁のノズル室が全開となり、〈４〉の
弁は全閉である。（本図では４個のノズル室の場合を示
す）。すなわち、調速段出口の流れは周方向２７０°だ
け流れており、９０°相当分は非送入域となっている。
一方、高圧第１段ノズル３０は全周送入となっている。
したがって、図５に示すように調速段動翼２０出口から
高圧第１段ノズル３０までの流れは旋回を伴いながら、
非送入域へ流れる。これから、高圧第１段ノズル３０入
口では送入部と非送入部の蒸気の流入方向が異なること
が分かる。
示すように、部分負荷特性を向上させるために、複数個
のノズル室から構成されており、設計点では図示の
〈１〉〜〈３〉の弁のノズル室が全開となり、〈４〉の
弁は全閉である。（本図では４個のノズル室の場合を示
す）。すなわち、調速段出口の流れは周方向２７０°だ
け流れており、９０°相当分は非送入域となっている。
一方、高圧第１段ノズル３０は全周送入となっている。
したがって、図５に示すように調速段動翼２０出口から
高圧第１段ノズル３０までの流れは旋回を伴いながら、
非送入域へ流れる。これから、高圧第１段ノズル３０入
口では送入部と非送入部の蒸気の流入方向が異なること
が分かる。
【０００４】図５は上記の送入部と非送入部との翼列展
開図であり、送入部の流入パターンを１２０、非送入部
の流入パターンを１３０で示しており、蒸気は動翼第１
段ノズル３０の入口部において流入パターン１２０と１
３０とでは異なって流入する。従って、送入部ではノズ
ルの性能は良いが、非送入部ではミスマッチングのため
に、ノズルの性能が低下する。この性能低下はタービン
が部分送入段と次段の全周送入段から構成される場合に
はやむを得ないものと考えられる。
開図であり、送入部の流入パターンを１２０、非送入部
の流入パターンを１３０で示しており、蒸気は動翼第１
段ノズル３０の入口部において流入パターン１２０と１
３０とでは異なって流入する。従って、送入部ではノズ
ルの性能は良いが、非送入部ではミスマッチングのため
に、ノズルの性能が低下する。この性能低下はタービン
が部分送入段と次段の全周送入段から構成される場合に
はやむを得ないものと考えられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前述のように従来の軸
流タービンの調速段ノズル１０には複数のノズル室を備
え、これらノズル室は蒸気の送入部と非送入部とからな
り、それぞれ送入部と非送入部とでは高圧第１段ノズル
３０に流入する流入方向は異なり、非送入部から高圧第
１段ノズル３０に流入する部分では流入方向のミスマッ
チングのためにノズル性能が低下してしまう。
流タービンの調速段ノズル１０には複数のノズル室を備
え、これらノズル室は蒸気の送入部と非送入部とからな
り、それぞれ送入部と非送入部とでは高圧第１段ノズル
３０に流入する流入方向は異なり、非送入部から高圧第
１段ノズル３０に流入する部分では流入方向のミスマッ
チングのためにノズル性能が低下してしまう。
【０００６】そこで本発明では、調速段ノズルに蒸気流
れの送入部と非送入部を有する軸流タービンにおいて、
非送入部からの蒸気流れの方向を高圧第１段ノズル入口
においてマッチングさせ、蒸気流れ方向のミスマッチン
グによる性能低下を防止することを課題としてなされた
ものである。
れの送入部と非送入部を有する軸流タービンにおいて、
非送入部からの蒸気流れの方向を高圧第１段ノズル入口
においてマッチングさせ、蒸気流れ方向のミスマッチン
グによる性能低下を防止することを課題としてなされた
ものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を解
決するために、次の（１），（２）の手段を提供する。
決するために、次の（１），（２）の手段を提供する。
【０００８】（１）回転軸周囲に形成されるチャンバの
入口側に設けられ、周方向に作動流体の送入部と非送入
部とを有して同作動流体を部分送入する調速段ノズル
と、前記チャンバの出口側周囲に設けられ、作動流体を
全周送入する高圧第１段ノズルとから構成される軸流タ
ービンにおいて、前記高圧第１段ノズル入口の前記非送
入部に対応する円周方向位置に案内羽根を設置し、同案
内羽根の流入角は入口部では前記非送入部において流入
する作動流体の流入角に合わせ、出口部では前記送入部
において流入する作動流体の流入角に合わせたことを特
徴とする軸流タービン。
入口側に設けられ、周方向に作動流体の送入部と非送入
部とを有して同作動流体を部分送入する調速段ノズル
と、前記チャンバの出口側周囲に設けられ、作動流体を
全周送入する高圧第１段ノズルとから構成される軸流タ
ービンにおいて、前記高圧第１段ノズル入口の前記非送
入部に対応する円周方向位置に案内羽根を設置し、同案
内羽根の流入角は入口部では前記非送入部において流入
する作動流体の流入角に合わせ、出口部では前記送入部
において流入する作動流体の流入角に合わせたことを特
徴とする軸流タービン。
【０００９】（２）上記（１）の発明において、前記案
内羽根はタービン翼環に固定されたことを特徴とする軸
流タービン。
内羽根はタービン翼環に固定されたことを特徴とする軸
流タービン。
【００１０】本発明の（１）では、調速段ノズルの送入
部から流入し、調速段動翼を流出した作動流体、例えば
蒸気はチャンバ内を旋回しながら高圧第１段ノズルへ流
入する。この場合の蒸気の流入パターンは送入部から流
入する流入角と非送入部から流入する流入角とは異なっ
ている。しかし、高圧第１段ノズル入口の非送入部に相
当する部分には、（２）の発明のように案内羽根を固定
しており、この案内羽根により、流入した蒸気は送入部
での流入パターンと同じ流入角となって流出し、高圧第
１段ノズルに流入する。従って、従来の案内羽根のない
軸流タービンで発生した非流入部における高圧第１段ノ
ズル入口部でのミスマッチングがなくなり、高圧第１段
ノズル全周で送入部の流入パターンで流入するので損失
がなくなり、タービン性能が向上する。
部から流入し、調速段動翼を流出した作動流体、例えば
蒸気はチャンバ内を旋回しながら高圧第１段ノズルへ流
入する。この場合の蒸気の流入パターンは送入部から流
入する流入角と非送入部から流入する流入角とは異なっ
ている。しかし、高圧第１段ノズル入口の非送入部に相
当する部分には、（２）の発明のように案内羽根を固定
しており、この案内羽根により、流入した蒸気は送入部
での流入パターンと同じ流入角となって流出し、高圧第
１段ノズルに流入する。従って、従来の案内羽根のない
軸流タービンで発生した非流入部における高圧第１段ノ
ズル入口部でのミスマッチングがなくなり、高圧第１段
ノズル全周で送入部の流入パターンで流入するので損失
がなくなり、タービン性能が向上する。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態について
図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の実施
の一形態に係る軸流タービンの断面図である。図におい
て、調速段ノズル１０、調速段動翼２０、高圧第１段ノ
ズル３０、高圧第１段動翼４０、高圧第２段ノズル５
０、高圧第２段動翼６０、チャンバ７０、タービン回転
軸８０は図３に示す従来例と同じ機能を有するので同一
符号を用い、そのまま引用して説明するが、本発明の特
徴部分は符号１００で示す静止翼環に設けられた案内羽
根であり、以下に詳しく説明する。
図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の実施
の一形態に係る軸流タービンの断面図である。図におい
て、調速段ノズル１０、調速段動翼２０、高圧第１段ノ
ズル３０、高圧第１段動翼４０、高圧第２段ノズル５
０、高圧第２段動翼６０、チャンバ７０、タービン回転
軸８０は図３に示す従来例と同じ機能を有するので同一
符号を用い、そのまま引用して説明するが、本発明の特
徴部分は符号１００で示す静止翼環に設けられた案内羽
根であり、以下に詳しく説明する。
【００１２】図１において、案内羽根１００は高圧第１
段ノズル３０の入口部の非送入部に相当する周方向に複
数枚を所定間隔で配置し、流入する蒸気の流れ方向を送
入部の流れ方向と同じ方向に変えて全周送入の高圧第１
段ノズルに流入させるようにする。
段ノズル３０の入口部の非送入部に相当する周方向に複
数枚を所定間隔で配置し、流入する蒸気の流れ方向を送
入部の流れ方向と同じ方向に変えて全周送入の高圧第１
段ノズルに流入させるようにする。
【００１３】図２は調速段ノズル１０と高圧第１段動翼
４０との間の翼列展開図であり、調速段動翼２０から流
出する蒸気流れは図示のように調速段ノズルの送入部で
は流入パターン１２０となり、非送入部では流入パター
ン１３０となって全周送入の高圧第１段ノズル３０に流
入する。これら流入パターン１２０，１３０は図示のよ
うに異なっており、非送入部の流入パターン１３０は従
来例で説明したように高圧第１段ノズル３０の流入方向
とは整合していない。
４０との間の翼列展開図であり、調速段動翼２０から流
出する蒸気流れは図示のように調速段ノズルの送入部で
は流入パターン１２０となり、非送入部では流入パター
ン１３０となって全周送入の高圧第１段ノズル３０に流
入する。これら流入パターン１２０，１３０は図示のよ
うに異なっており、非送入部の流入パターン１３０は従
来例で説明したように高圧第１段ノズル３０の流入方向
とは整合していない。
【００１４】高圧第１段ノズル３０直前の非送入部に相
当する周方向位置には、図示のように複数枚の案内羽根
１００が設置されている。この案内羽根１００は入口角
度が小さく、出口角度が大きないわゆるディフューザと
して設計されている。なお、設計点によっては、調速段
の出口蒸気流出方向は異なる場合があるが、その場合に
は、この案内羽根１００の形状は高圧第１段ノズル３０
に蒸気が流出しやすくなる形状に適宜変更する。
当する周方向位置には、図示のように複数枚の案内羽根
１００が設置されている。この案内羽根１００は入口角
度が小さく、出口角度が大きないわゆるディフューザと
して設計されている。なお、設計点によっては、調速段
の出口蒸気流出方向は異なる場合があるが、その場合に
は、この案内羽根１００の形状は高圧第１段ノズル３０
に蒸気が流出しやすくなる形状に適宜変更する。
【００１５】上記のような案内羽根１００により、非送
入部の流入パターン１３０は、その流入方向がスムーズ
に変更され、送入部の流入パターン１２０の流れ方向と
ほぼ同じになり、高圧第１段ノズル３０に流入し、全周
送入部の高圧第１段ノズル３０では全周において同じ流
入パターンとなる。
入部の流入パターン１３０は、その流入方向がスムーズ
に変更され、送入部の流入パターン１２０の流れ方向と
ほぼ同じになり、高圧第１段ノズル３０に流入し、全周
送入部の高圧第１段ノズル３０では全周において同じ流
入パターンとなる。
【００１６】上記構成の軸流タービンにおいて、調速段
動翼２０を流出する蒸気はチャンバ７０内で旋回しなが
ら、高圧第１段ノズル３０へ流入するが、送入部の流入
パターン１２０と非送入部の流入パターン１３０とは異
なる。しかし、非送入部に設けた案内羽根１００によ
り、案内羽根出口では非送入部の流入パターン１３０は
前述のようにほぼ送入部の流入パターン１２０と同じに
なることが予想される。その結果、従来構造で発生して
いた非送入部における高圧第１段ノズル３０の入口部の
ミスマッチングによる損失が発生しなくなり、タービン
性能が向上する。
動翼２０を流出する蒸気はチャンバ７０内で旋回しなが
ら、高圧第１段ノズル３０へ流入するが、送入部の流入
パターン１２０と非送入部の流入パターン１３０とは異
なる。しかし、非送入部に設けた案内羽根１００によ
り、案内羽根出口では非送入部の流入パターン１３０は
前述のようにほぼ送入部の流入パターン１２０と同じに
なることが予想される。その結果、従来構造で発生して
いた非送入部における高圧第１段ノズル３０の入口部の
ミスマッチングによる損失が発生しなくなり、タービン
性能が向上する。
【００１７】なお、上記の実施の形態においては、作動
流体として蒸気を用いる例、即ち、蒸気タービンの例で
説明したが、本発明は作動流体がガス、即ちガスタービ
ンにおいても適用されることは勿論である。
流体として蒸気を用いる例、即ち、蒸気タービンの例で
説明したが、本発明は作動流体がガス、即ちガスタービ
ンにおいても適用されることは勿論である。
【００１８】
【発明の効果】本発明の（１）の軸流タービンは、回転
軸周囲に形成されるチャンバの入口側に設けられ、周方
向に作動流体の送入部と非送入部とを有して同作動流体
を部分送入する調速段ノズルと、前記チャンバの出口側
周囲に設けられ、作動流体を全周送入する高圧第１段ノ
ズルとから構成される軸流タービンにおいて、前記高圧
第１段ノズル入口の前記非送入部に対応する円周方向位
置に案内羽根を設置し、同案内羽根の流入角は入口部で
は前記非送入部において流入する作動流体の流入角に合
わせ、出口部では前記送入部において流入する作動流体
の流入角に合わせたことを特徴としており、本発明の
（２）は、（１）の発明において、前記案内羽根はター
ビン翼環に固定されたことを特徴としている。このよう
な構成により調速段ノズルから流出し、調速段動翼を通
りチャンバから高圧第１段ノズルに流入する作動流体の
流入パターンを全周にわたり送入部の流入パターンとほ
ぼ同じにすることができるので、高圧第１段ノズル入口
部のミスマッチングによる損失がなくなり、タービン性
能が向上するものである。
軸周囲に形成されるチャンバの入口側に設けられ、周方
向に作動流体の送入部と非送入部とを有して同作動流体
を部分送入する調速段ノズルと、前記チャンバの出口側
周囲に設けられ、作動流体を全周送入する高圧第１段ノ
ズルとから構成される軸流タービンにおいて、前記高圧
第１段ノズル入口の前記非送入部に対応する円周方向位
置に案内羽根を設置し、同案内羽根の流入角は入口部で
は前記非送入部において流入する作動流体の流入角に合
わせ、出口部では前記送入部において流入する作動流体
の流入角に合わせたことを特徴としており、本発明の
（２）は、（１）の発明において、前記案内羽根はター
ビン翼環に固定されたことを特徴としている。このよう
な構成により調速段ノズルから流出し、調速段動翼を通
りチャンバから高圧第１段ノズルに流入する作動流体の
流入パターンを全周にわたり送入部の流入パターンとほ
ぼ同じにすることができるので、高圧第１段ノズル入口
部のミスマッチングによる損失がなくなり、タービン性
能が向上するものである。
【図１】本発明の実施の一形態に係る軸流タービンの断
面図である。
面図である。
【図２】本発明の実施の一形態に係る軸流タービンの翼
列展開図である。
列展開図である。
【図３】従来の軸流タービンの断面図である。
【図４】本発明及び従来の軸流タービンの調速段ノズル
の配置図である。
の配置図である。
【図５】従来の軸流タービンの翼列展開図である。
１０ 調速段ノズル ２０ 調速段動翼 ３０ 高圧第１段ノズル ４０ 高圧第１段動翼 ５０ 高圧第２段ノズル ６０ 高圧第２段動翼 ７０ チャンバ ８０ タービン回転軸 １００ 案内羽根 １２０ 送入部流入パターン １３０ 非送入部流入パターン
Claims (2)
- 【請求項１】 回転軸周囲に形成されるチャンバの入口
側に設けられ、周方向に作動流体の送入部と非送入部と
を有して同作動流体を部分送入する調速段ノズルと、前
記チャンバの出口側周囲に設けられ、作動流体を全周送
入する高圧第１段ノズルとから構成される軸流タービン
において、前記高圧第１段ノズル入口の前記非送入部に
対応する円周方向位置に案内羽根を設置し、同案内羽根
の流入角は入口部では前記非送入部において流入する作
動流体の流入角に合わせ、出口部では前記送入部におい
て流入する作動流体の流入角に合わせたことを特徴とす
る軸流タービン。 - 【請求項２】 前記案内羽根はタービン翼環に固定され
たことを特徴とする請求項１記載の軸流タービン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26851897A JP3686233B2 (ja) | 1997-10-01 | 1997-10-01 | 軸流タービン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26851897A JP3686233B2 (ja) | 1997-10-01 | 1997-10-01 | 軸流タービン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11107701A true JPH11107701A (ja) | 1999-04-20 |
| JP3686233B2 JP3686233B2 (ja) | 2005-08-24 |
Family
ID=17459638
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26851897A Expired - Fee Related JP3686233B2 (ja) | 1997-10-01 | 1997-10-01 | 軸流タービン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3686233B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008280974A (ja) * | 2007-05-14 | 2008-11-20 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 低圧蒸気回収タービン発電機 |
| CN104389642A (zh) * | 2014-09-16 | 2015-03-04 | 西安交通大学 | 一种降低透平机械调节级低频气流激振力的喷嘴隔板结构 |
| JP2015151911A (ja) * | 2014-02-13 | 2015-08-24 | 川崎重工業株式会社 | 軸流タービン |
| WO2017029689A1 (ja) * | 2015-08-14 | 2017-02-23 | 株式会社 東芝 | 軸流タービン |
| JP2021134676A (ja) * | 2020-02-25 | 2021-09-13 | 三菱重工コンプレッサ株式会社 | 蒸気タービン |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US12497903B2 (en) | 2024-04-17 | 2025-12-16 | Rtx Corporation | Multi-stage partial admission axial turbine |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS54114616A (en) * | 1978-02-28 | 1979-09-06 | Toshiba Corp | Corrosion inhibiting method of nozzle of steam turbine |
| JPS5683503A (en) * | 1979-12-13 | 1981-07-08 | Toshiba Corp | Steam turbine |
| JPS61229904A (ja) * | 1985-04-03 | 1986-10-14 | Hitachi Ltd | タ−ビンの部分噴射段落構造 |
| JPS61183403U (ja) * | 1985-05-08 | 1986-11-15 |
-
1997
- 1997-10-01 JP JP26851897A patent/JP3686233B2/ja not_active Expired - Fee Related
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