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JP6637064B2 - Axial turbine - Google Patents
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Description

本発明の実施形態は、軸流タービンに関する。   Embodiments of the present invention relate to an axial turbine.

タービン効率向上の観点から、軸流タービンの入口における作動流体の高温化が図られている。例えば、導入される作動流体の温度が630℃以上の軸流タービンや、排気される作動流体の温度が630℃以上の軸流タービンにおいて、この高温の作動流体に曝されるケーシングなどは、作動流体の温度に耐えられるNi基合金などの高強度材料で構成される。   From the viewpoint of improving turbine efficiency, the temperature of the working fluid at the inlet of the axial flow turbine has been increased. For example, in an axial turbine in which the temperature of a working fluid to be introduced is 630 ° C. or higher, or in an axial turbine in which the temperature of a working fluid to be exhausted is 630 ° C. or higher, a casing or the like exposed to the high-temperature working fluid is not operated. It is made of a high-strength material such as a Ni-based alloy that can withstand the temperature of fluid.

従来の軸流タービンには、例えば、外部ケーシングが排気室を覆うように構成されたものがある。このような構成では、外部ケーシング全体を高強度材料で構成する必要がある。しかしながら、高強度材料で外部ケーシングのような大型の鋳造品を製造することは困難である。また、高強度材料で大型の鋳造品を製造できたとしても、品質を維持することは困難である。   Some conventional axial-flow turbines are configured such that an outer casing covers an exhaust chamber. In such a configuration, the entire outer casing needs to be made of a high-strength material. However, it is difficult to produce large-sized castings such as outer casings with high-strength materials. Further, even if a large cast product can be manufactured from a high-strength material, it is difficult to maintain quality.

そこで、高温の作動流体が流れる周囲を内部ケーシングで覆い、その内部ケーシングの周囲を外部ケーシングで覆う二重ケーシング構造が採用されている。そして、内部ケーシングは、高強度材料で構成され、外部ケーシングは、高Cr鋼、低Cr鋼などの従来材で構成されている。   Therefore, a double casing structure is adopted in which the periphery around which the high-temperature working fluid flows is covered with an inner casing, and the periphery of the inner casing is covered with an outer casing. The inner casing is made of a high-strength material, and the outer casing is made of a conventional material such as a high Cr steel or a low Cr steel.

このような二重ケーシング構造を備える軸流タービンにおいて、内部ケーシングは、内部を流れる作動流体からの熱伝達によって加熱される。そして、内部ケーシングの温度は、内部を流れる作動流体の温度近くまで上昇する。外部ケーシングは、高温となった内部ケーシングからの熱放射などによって加熱され、温度が上昇する。   In the axial flow turbine having such a double casing structure, the inner casing is heated by heat transfer from the working fluid flowing inside. Then, the temperature of the inner casing rises to near the temperature of the working fluid flowing inside. The outer casing is heated by heat radiation from the inner casing, which has become hot, and the temperature rises.

外部ケーシングの温度が材料の許容温度を上回ると、外部ケーシングに必要な強度を維持できなくなる。そのため、外部ケーシングの温度を許容温度以下に維持する必要がある。そこで、従来の軸流タービンの冷却技術として、作動停止後にケーシングなどを冷却する技術が検討されている。   If the temperature of the outer casing exceeds the allowable temperature of the material, the strength required for the outer casing cannot be maintained. Therefore, it is necessary to maintain the temperature of the outer casing at or below the allowable temperature. Therefore, as a conventional cooling technique for an axial turbine, a technique for cooling a casing or the like after the operation is stopped has been studied.

特開2000−328904号公報JP 2000-328904 A

上記したように、従来の軸流タービンでは、作動停止後にケーシングなどが冷却される。そのため、軸流タービンの作動時に、外部ケーシングの温度を許容温度以下に維持することが困難なことがある。   As described above, in the conventional axial flow turbine, the casing and the like are cooled after the operation is stopped. Therefore, it may be difficult to maintain the temperature of the outer casing at or below the allowable temperature during operation of the axial turbine.

本発明が解決しようとする課題は、作動時および停止後において外部ケーシングを確実に冷却することができる軸流タービンを提供することにある。   The problem to be solved by the present invention is to provide an axial turbine that can reliably cool the outer casing during and after operation.

実施形態の軸流タービンは、外部ケーシングと、前記外部ケーシングの内部に備えられた内部ケーシングと、前記内部ケーシングに貫設されたタービンロータと、前記タービンロータに植設された動翼と、前記内部ケーシングの内側に設けられた支持部材に支持され、タービンロータ軸方向に前記動翼と交互に配置された静翼とを備える。   The axial flow turbine of the embodiment includes an outer casing, an inner casing provided inside the outer casing, a turbine rotor penetrating the inner casing, a moving blade implanted in the turbine rotor, The rotor includes stationary blades supported by a support member provided inside the inner casing and alternately arranged in the turbine rotor axial direction.

さらに、軸流タービンは、前記軸流タービンの運転中に、前記外部ケーシングと前記内部ケーシングとの間に冷却媒体を導入する第1の導入管と、前記第1の導入管に連結され、冷却媒体が導入される第2の導入管と、前記第1の導入管へ冷却媒体を供給する供給源とは別体であり、前記軸流タービンの運転停止中に、前記第2の導入管へ冷却媒体を供給する第1の補助供給源とを備える。

Further, the axial flow turbine is connected to the first inlet pipe for introducing a cooling medium between the outer casing and the inner casing during operation of the axial flow turbine, and is connected to the first inlet pipe. a second inlet pipe medium is introduced, wherein the first supply source for supplying the cooling medium to the inlet pipe are separate bodies, during the operation stop of the axial turbine, said the second inlet pipe A first auxiliary source for supplying a cooling medium.

本発明に係る第1の実施の形態の軸流タービンにおける冷却媒体の系統を模式的に示した図である。It is a figure showing typically the system of the cooling medium in the axial flow turbine of the 1st embodiment concerning the present invention. 本発明に係る第1の実施の形態の軸流タービンを下流側から見たときの平面図である。FIG. 2 is a plan view of the axial turbine according to the first embodiment of the present invention when viewed from a downstream side. 第1の実施の形態の軸流タービンの子午断面を示す図である。It is a figure showing the meridional section of the axial flow turbine of a 1st embodiment. 第1の実施の形態の軸流タービンにおける、外部ケーシングの管形状部および排出管の縦断面を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating a vertical cross section of a pipe-shaped portion of an outer casing and a discharge pipe in the axial flow turbine according to the first embodiment. 図4のA−A断面の一例を模式的に示す図である。FIG. 5 is a diagram schematically illustrating an example of an AA cross section in FIG. 4. 図3のB−B断面を模式的に示す図である。FIG. 4 is a diagram schematically showing a BB cross section of FIG. 3. 本発明に係る第2の実施の形態の軸流タービンにおける冷却媒体の系統を模式的に示した図である。It is a figure showing typically the system of the cooling medium in the axial flow turbine of the 2nd embodiment concerning the present invention. 第2の実施の形態の軸流タービンの子午断面を示す図である。It is a figure showing the meridional section of the axial flow turbine of a 2nd embodiment.

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1の実施の形態)
図1は、本発明に係る第1の実施の形態の軸流タービン10における冷却媒体の系統を模式的に示した図である。なお、図1に示した軸流タービン10として、例えば、ガスタービンやCOタービンなどが挙げられる。COタービンでは、燃焼器で生成した二酸化炭素(CO)の一部を超臨界流体に昇圧して作動流体の系統に循環させている。これらの軸流タービン10から排出される作動流体の温度は、例えば、630℃を超える。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a system of a cooling medium in an axial turbine 10 according to a first embodiment of the present invention. The axial turbine 10 shown in FIG. 1 includes, for example, a gas turbine and a CO 2 turbine. In a CO 2 turbine, a part of carbon dioxide (CO 2 ) generated in a combustor is pressurized to a supercritical fluid and circulated through a system of a working fluid. The temperature of the working fluid discharged from these axial turbines 10 exceeds 630 ° C., for example.

図1に示すように、軸流タービン10は、外部ケーシング20と、この外部ケーシング20の内部に内部ケーシング30を備える。ここで、内部ケーシング30は、例えば、静翼および動翼を備えるタービン段落を包囲する内部ケーシング30a、30bと、最終段のタービン段落を通過した作動流体が流入する排気室の一部を構成する内部ケーシング30cを備える。   As shown in FIG. 1, the axial turbine 10 includes an outer casing 20 and an inner casing 30 inside the outer casing 20. Here, the inner casing 30 constitutes, for example, the inner casings 30a and 30b surrounding the turbine stage having the stationary blade and the moving blade, and a part of the exhaust chamber into which the working fluid that has passed through the last stage turbine stage flows. An inner casing 30c is provided.

軸流タービン10は、例えば、高温となる内部ケーシング30cと、外部ケーシング20との間に冷却媒体を導入する導入管50を備える。導入管50は、例えば、外部ケーシング20に連結されている。この導入管50には、供給源(図示しない)から冷却媒体が供給される。なお、内部ケーシング30a、30bは、例えば、静翼を冷却するための冷却媒体が内部を流れるため、高温にはならない。   The axial turbine 10 includes, for example, an introduction pipe 50 that introduces a cooling medium between the inner casing 30 c that becomes hot and the outer casing 20. The introduction pipe 50 is connected to, for example, the outer casing 20. A cooling medium is supplied to the introduction pipe 50 from a supply source (not shown). The internal casings 30a and 30b do not become hot because, for example, a cooling medium for cooling the stationary vanes flows inside.

導入管50に導入される冷却媒体としては、ガスタービンの場合には、例えば、圧縮機から抽気された空気などが挙げられ、COタービンの場合には、例えば、系統から抽気された循環する二酸化炭素などが挙げられる。なお、抽気は、冷却媒体として温度および圧力が適した媒体が得られる部位において行われる。このように、導入管50には、例えば、軸流タービン10における主系統から抽気された媒体が冷却媒体として供給される。In the case of a gas turbine, examples of the cooling medium introduced into the introduction pipe 50 include, for example, air extracted from a compressor, and in the case of a CO 2 turbine, for example, circulated air extracted from a system. And carbon dioxide. The bleeding is performed at a portion where a medium having a suitable temperature and pressure is obtained as a cooling medium. Thus, the medium extracted from the main system of the axial flow turbine 10 is supplied to the introduction pipe 50 as a cooling medium, for example.

導入管50には、導入管51が連結されている。この導入管51は、冷却媒体を供給する供給源52に連結されている。この供給源52は、導入管50に冷却媒体を供給する供給源とは、別体の供給源である。この供給源52は、軸流タービン10における主系統とは異なる系統である。そのため、供給源52は、例えば、軸流タービン10における主系統の動作が停止したときでも、冷却媒体を導入管51に供給できる。この供給源52は、補助供給源としての機能を有する。   The introduction pipe 51 is connected to the introduction pipe 50. The introduction pipe 51 is connected to a supply source 52 that supplies a cooling medium. The supply source 52 is a separate supply source from the supply source that supplies the cooling medium to the introduction pipe 50. This supply source 52 is a system different from the main system of the axial flow turbine 10. Therefore, the supply source 52 can supply the cooling medium to the introduction pipe 51 even when the operation of the main system in the axial turbine 10 is stopped, for example. This supply source 52 has a function as an auxiliary supply source.

供給源52から導入される冷却媒体は、ガスタービンの場合には、空気などが挙げられ、COタービンの場合には、二酸化炭素などが挙げられる。供給源52から導入される冷却媒体も、導入管50に導入される冷却媒体と同様に、冷却媒体として適した温度および圧力の媒体である。なお、導入管50は、第1の導入管として機能し、導入管51は、第2の導入管として機能する。供給源52は、第1の供給源として機能する。The cooling medium introduced from the supply source 52 includes air and the like in the case of a gas turbine, and carbon dioxide and the like in the case of a CO 2 turbine. The cooling medium introduced from the supply source 52 is, similarly to the cooling medium introduced into the introduction pipe 50, a medium having a temperature and a pressure suitable as the cooling medium. The introduction pipe 50 functions as a first introduction pipe, and the introduction pipe 51 functions as a second introduction pipe. The supply source 52 functions as a first supply source.

導入管51が導入管50に連結する連結部53よりも下流側の導入管50には、図1に示すように、流量調整弁54が設けられている。すなわち、流量調整弁54は、連結部53と外部ケーシング20との間に設けられる。   As shown in FIG. 1, a flow regulating valve 54 is provided on the introduction pipe 50 downstream of the connecting portion 53 where the introduction pipe 51 is connected to the introduction pipe 50. That is, the flow control valve 54 is provided between the connecting portion 53 and the outer casing 20.

流量調整弁54は、導入管50を介して、外部ケーシング20と内部ケーシング30cとの間に導入される冷却媒体の流量を調整する。換言すれば、流量調整弁54は、外部ケーシング20と内部ケーシング30cとの間に導入される冷却媒体の圧力を調整している。例えば、流量調整弁54は、軸流タービン10の起動時、運転時、停止後などに、外部ケーシング20の温度に基づいて冷却媒体の流量を最適な流量に調整する。なお、流量調整弁54は、流量調整装置として機能する。   The flow adjustment valve 54 adjusts the flow rate of the cooling medium introduced between the outer casing 20 and the inner casing 30c via the introduction pipe 50. In other words, the flow regulating valve 54 regulates the pressure of the cooling medium introduced between the outer casing 20 and the inner casing 30c. For example, the flow control valve 54 adjusts the flow rate of the cooling medium to an optimum flow rate based on the temperature of the outer casing 20 when the axial turbine 10 is started, operated, or stopped. The flow control valve 54 functions as a flow control device.

外部ケーシング20と内部ケーシング30cとの間に導入管50から導入された冷却媒体は、図1に示すように、排出管55を通り排出される。排出管55は、例えば、外部ケーシング20に連結される。なお、排出管55は、第1の排出管として機能する。   The cooling medium introduced between the outer casing 20 and the inner casing 30c from the introduction pipe 50 is discharged through the discharge pipe 55 as shown in FIG. The discharge pipe 55 is connected to, for example, the outer casing 20. Note that the discharge pipe 55 functions as a first discharge pipe.

このように、導入管50、51、供給源52、外部ケーシング20と内部ケーシング30cとの間の空間、排出管55などによって、主として外部ケーシング20を冷却する外部ケーシング冷却系統が構成されている。   As described above, the outer casing cooling system that mainly cools the outer casing 20 is configured by the introduction pipes 50 and 51, the supply source 52, the space between the outer casing 20 and the inner casing 30c, the discharge pipe 55, and the like.

また、軸流タービン10は、外部ケーシング20に溶接接合され、軸流タービン10から排出される作動流体が内部を流れる排出管60を備える。ここで、下流側における外部ケーシング20の下半側には、作動流体を排出するために、例えば、下方に延設された管形状部20aを有する。この管形状部20aは、1つまたは複数備えられる。例えば、外部ケーシング20の管形状部20aに、排出管60が溶接接合される。   In addition, the axial turbine 10 includes a discharge pipe 60 that is welded to the outer casing 20 and through which the working fluid discharged from the axial turbine 10 flows. Here, the lower half of the outer casing 20 on the downstream side has, for example, a tube-shaped portion 20a extending downward to discharge the working fluid. One or a plurality of the tubular portions 20a are provided. For example, the discharge pipe 60 is welded to the pipe-shaped portion 20a of the outer casing 20.

図2は、本発明に係る第1の実施の形態の軸流タービン10を下流側から見たときの平面図である。本実施の形態では、管形状部20aを2つ備えた構成を例示している。なお、図1では、一方の管形状部20aが表われ、他方の管形状部20aは見えない状態となっている。   FIG. 2 is a plan view of the axial turbine 10 according to the first embodiment of the present invention when viewed from a downstream side. In the present embodiment, a configuration including two tube-shaped portions 20a is exemplified. In FIG. 1, one tube-shaped portion 20a appears, and the other tube-shaped portion 20a is invisible.

この場合、図2に示すように、2つの管形状部20aは、外部ケーシング20の最下部を挟むように二股に構成されている。そして、各管形状部20aが下方に延設されている。これらの管形状部20aには、排出管60が溶接接合される。   In this case, as shown in FIG. 2, the two tubular portions 20 a are bifurcated so as to sandwich the lowermost portion of the outer casing 20. And each pipe-shaped part 20a is extended downward. A discharge pipe 60 is welded to these pipe-shaped portions 20a.

なお、外部ケーシング20の管形状部20aおよび排出管60の内部の構成は、後述する。排出管60は、作動流体排出管として機能する。   The internal configuration of the tubular portion 20a of the outer casing 20 and the inside of the discharge pipe 60 will be described later. The discharge pipe 60 functions as a working fluid discharge pipe.

外部ケーシング20の管形状部20aには、例えば、管形状部20aと排出管60との接合部61を内側から冷却する冷却媒体を導入する導入管70が連結されている。なお、図1には示されていないが、他方の管形状部20aにも、後述する流量調整弁74の下流側で分岐した導入管70が連結されている。この導入管70には、例えば、軸流タービン10のタービン段落から抽気された媒体が冷却媒体として供給される。   For example, an introduction pipe 70 for introducing a cooling medium that cools the joint 61 between the pipe-shaped part 20a and the discharge pipe 60 from the inside is connected to the pipe-shaped part 20a of the outer casing 20. Although not shown in FIG. 1, an introduction pipe 70 branched on the downstream side of a flow rate adjustment valve 74 described later is also connected to the other pipe-shaped portion 20 a. For example, a medium extracted from the turbine stage of the axial flow turbine 10 is supplied to the introduction pipe 70 as a cooling medium.

なお、ここでは、導入管70に冷却媒体を供給する供給源として、軸流タービン10のタービン段落からの抽気を例示しているが、これに限られるものではない。導入管70に供給される冷却媒体としては、冷却媒体として温度や圧力が適した媒体であればよい。このように、導入管70には、例えば、軸流タービン10における主系統のいずれかの部位から抽気された媒体が冷却媒体として供給される。   Here, as the supply source for supplying the cooling medium to the introduction pipe 70, bleed air from the turbine stage of the axial flow turbine 10 is illustrated, but the supply source is not limited to this. The cooling medium to be supplied to the introduction pipe 70 may be any medium whose temperature and pressure are suitable as the cooling medium. Thus, the medium extracted from any part of the main system in the axial flow turbine 10 is supplied to the introduction pipe 70 as a cooling medium, for example.

導入管70には、導入管71が連結されている。この導入管71は、冷却媒体を供給する供給源72に連結されている。この供給源72は、導入管70に冷却媒体を供給する供給源とは、別体の供給源である。この供給源72は、軸流タービン10における主系統とは異なる系統である。そのため、供給源72は、例えば、軸流タービン10における主系統の動作が停止したときでも、冷却媒体を導入管71に供給できる。この供給源72は、補助供給源としての機能を有する。   The introduction pipe 71 is connected to the introduction pipe 70. The introduction pipe 71 is connected to a supply source 72 that supplies a cooling medium. The supply source 72 is a separate supply source from the supply source that supplies the cooling medium to the introduction pipe 70. The supply source 72 is a system different from the main system of the axial turbine 10. Therefore, the supply source 72 can supply the cooling medium to the introduction pipe 71 even when the operation of the main system in the axial turbine 10 is stopped, for example. This supply source 72 has a function as an auxiliary supply source.

供給源72から導入される冷却媒体は、前述した供給源52における冷却媒体と同様である。なお、導入管70は、第3の導入管として機能し、導入管71は、第4の導入管として機能する。供給源72は、第2の供給源として機能する。   The cooling medium introduced from the supply source 72 is the same as the cooling medium in the supply source 52 described above. Note that the introduction pipe 70 functions as a third introduction pipe, and the introduction pipe 71 functions as a fourth introduction pipe. The supply source 72 functions as a second supply source.

導入管71が導入管70に連結する連結部73よりも下流側の導入管70には、図1に示すように、流量調整弁74が設けられている。すなわち、流量調整弁74は、連結部73と外部ケーシング20の管形状部20aとの間に設けられる。   As shown in FIG. 1, a flow regulating valve 74 is provided on the introduction pipe 70 downstream of the connecting portion 73 where the introduction pipe 71 is connected to the introduction pipe 70. That is, the flow regulating valve 74 is provided between the connecting portion 73 and the tubular portion 20 a of the outer casing 20.

流量調整弁74は、導入管70を介して、接合部61の内部側に導入される冷却媒体の流量を調整する。換言すれば、管形状部20aおよび排出管60の内部に導入される冷却媒体の圧力を調整している。例えば、流量調整弁74は、軸流タービン10の起動時、運転時、停止後などに、接合部61の温度に基づいて冷却媒体の流量を最適な流量に調整する。なお、流量調整弁74は、流量調整装置として機能する。   The flow regulating valve 74 regulates the flow rate of the cooling medium introduced into the inside of the joint 61 via the introduction pipe 70. In other words, the pressure of the cooling medium introduced into the inside of the tube-shaped portion 20a and the discharge tube 60 is adjusted. For example, the flow control valve 74 adjusts the flow rate of the cooling medium to an optimum flow rate based on the temperature of the joint 61 when the axial turbine 10 is started, operated, or stopped. The flow control valve 74 functions as a flow control device.

管形状部20aおよび排出管60の内部に導入管70から導入された冷却媒体は、図1に示すように、排出管75を通り排出される。排出管75は、例えば、排出管60に連結される。なお、図2に示すように、他方の排出管75も、他方の排出管60に連結される。なお、排出管75は、第2の排出管として機能する。   The cooling medium introduced from the introduction pipe 70 into the inside of the pipe-shaped portion 20a and the discharge pipe 60 is discharged through the discharge pipe 75 as shown in FIG. The discharge pipe 75 is connected to, for example, the discharge pipe 60. As shown in FIG. 2, the other discharge pipe 75 is also connected to the other discharge pipe 60. Note that the discharge pipe 75 functions as a second discharge pipe.

このように、導入管70、71、供給源72、管形状部20aおよび排出管60の内部の空間、排出管75などによって、接合部61を冷却する接合部冷却系統が構成されている。   As described above, the joint cooling system that cools the joint 61 is configured by the introduction pipes 70 and 71, the supply source 72, the space inside the pipe-shaped portion 20a and the discharge pipe 60, the discharge pipe 75, and the like.

なお、ここでは、管形状部20aに導入管70を連結し、排出管60に排出管75を連結した一例を示したが、これに限られない。例えば、管形状部20aに排出管75を連結し、排出管60に導入管70を連結してもよい。なお、これらの連結の組み合わせについては、後述する。   Here, an example is shown in which the introduction pipe 70 is connected to the pipe-shaped portion 20a and the discharge pipe 75 is connected to the discharge pipe 60, but the present invention is not limited to this. For example, the discharge pipe 75 may be connected to the pipe-shaped portion 20a, and the introduction pipe 70 may be connected to the discharge pipe 60. The combination of these connections will be described later.

ここでは、図1に示すように、排出管55の下流端と、排出管75の下流端とが連結され、一つの排出管76を構成している。この排出管76には、流量調整弁77が設けられている。この構成にすることで、外部ケーシング20を冷却する冷却媒体の圧力と、接合部61を冷却する冷却媒体の圧力とを等しくすることができる。   Here, as shown in FIG. 1, the downstream end of the discharge pipe 55 and the downstream end of the discharge pipe 75 are connected to form one discharge pipe 76. The discharge pipe 76 is provided with a flow control valve 77. With this configuration, the pressure of the cooling medium that cools the outer casing 20 and the pressure of the cooling medium that cools the joint 61 can be made equal.

接合部61を冷却する冷却媒体の流量は、主として流量調整弁74で調整され、流量調整弁77は、主として圧力を調整するために使用される。なお、排出管76は、第3の排出管として機能する。また、流量調整弁77は、流量調整装置として機能する。   The flow rate of the cooling medium that cools the joint 61 is adjusted mainly by the flow rate adjusting valve 74, and the flow rate adjusting valve 77 is mainly used to adjust the pressure. Note that the discharge pipe 76 functions as a third discharge pipe. In addition, the flow control valve 77 functions as a flow control device.

ここでは、排出管55の下流端と、排出管75の下流端とが連結された一例を示したが、この構成に限られるものではない。例えば、排出管55の下流端と排出管75の下流端とは連結されず、それぞれの管を維持してもよい。この場合、排出管55および排出管75のそれぞれに流量調整弁が備えられる。   Here, an example is shown in which the downstream end of the discharge pipe 55 and the downstream end of the discharge pipe 75 are connected, but the present invention is not limited to this configuration. For example, the downstream end of the discharge pipe 55 and the downstream end of the discharge pipe 75 may not be connected, and each pipe may be maintained. In this case, each of the discharge pipe 55 and the discharge pipe 75 is provided with a flow control valve.

上記したように、ケーシング冷却系統と接合部冷却系統とを備えることで、各系統を独立して制御することができる。   As described above, by providing the casing cooling system and the joint cooling system, each system can be controlled independently.

なお、上記した流量調整弁54、74、77は、例えば、バルブ弁などで構成される。また、流量調整弁54、74、77の代わりにオリフィスなどの絞りを使用してもよい。   The above-mentioned flow control valves 54, 74, 77 are constituted by, for example, valve valves. Also, a throttle such as an orifice may be used in place of the flow control valves 54, 74, 77.

次に、上記した冷却媒体の系統を備える第1の実施の形態の軸流タービン10の構成について説明する。   Next, the configuration of the axial turbine 10 according to the first embodiment including the above-described cooling medium system will be described.

図3は、第1の実施の形態の軸流タービン10の子午断面を示す図である。図4は、第1の実施の形態の軸流タービン10における、外部ケーシング20の管形状部20aおよび排出管60の縦断面を示す図である。   FIG. 3 is a diagram illustrating a meridional section of the axial flow turbine 10 according to the first embodiment. FIG. 4 is a view showing a vertical cross section of the tubular portion 20 a of the outer casing 20 and the discharge pipe 60 in the axial flow turbine 10 according to the first embodiment.

図3に示すように、軸流タービン10は、外部ケーシング20と、この外部ケーシング20の内部に設けられた内部ケーシング30とから構成される二重構造のケーシングを備えている。   As shown in FIG. 3, the axial turbine 10 includes a double-structure casing including an outer casing 20 and an inner casing 30 provided inside the outer casing 20.

前述したように、内部ケーシング30は、例えば、静翼42および動翼40を備えるタービン段落を包囲する内部ケーシング30a、30bと、最終段のタービン段落を通過した作動流体が流入する排気室80の一部を構成する内部ケーシング30cを備える。   As described above, the inner casing 30 includes, for example, the inner casings 30a and 30b surrounding the turbine stage including the stationary blades 42 and the moving blades 40, and the exhaust chamber 80 into which the working fluid that has passed through the final stage turbine stage flows. An inner casing 30c that forms a part is provided.

ここで、外部ケーシング20は、例えば、高Cr鋼、低Cr鋼などの従来材で構成される。内部ケーシング30a、30bは、例えば、静翼を冷却するための冷却媒体が内部を流れるため、例えば、高Cr鋼、低Cr鋼などの従来材で構成される。一方、高温となる内部ケーシング30cは、例えば、高強度材料などで構成される。   Here, the outer casing 20 is made of a conventional material such as a high Cr steel or a low Cr steel. The inner casings 30a and 30b are made of, for example, a conventional material such as a high Cr steel or a low Cr steel, for example, because a cooling medium for cooling the stationary vanes flows through the inside. On the other hand, the internal casing 30c which becomes high temperature is made of, for example, a high-strength material.

内部ケーシング30内には、動翼40が植設されたタービンロータ41が貫設されている。このタービンロータ41は、ロータ軸受(図示しない)によって回転可能に支持されている。   In the inner casing 30, a turbine rotor 41 in which a moving blade 40 is implanted is provided. The turbine rotor 41 is rotatably supported by a rotor bearing (not shown).

内部ケーシング30a、30bの内面には、タービンロータ軸方向に動翼40と交互になるように静翼42が配設されている。なお、静翼42と、この静翼42の直下流の動翼40とでタービン段落を構成する。   On the inner surfaces of the inner casings 30a and 30b, stationary blades 42 are arranged so as to alternate with the moving blades 40 in the turbine rotor axial direction. The turbine blade is constituted by the stationary blade 42 and the moving blade 40 immediately downstream of the stationary blade 42.

内部ケーシング30cに隣接する内部ケーシング30bの外周面には、例えば、周方向に亘って半径方向外側に突出する環状壁30dが設けられている。この環状壁30dの外周面は、例えば、外部ケーシング20の内周に接している。そして、この環状壁30dによって、内部ケーシング30と外部ケーシング20との間に形成される空間は区画されている。そのため、環状壁30dよりも上流側の空間32と、環状壁30dよりも下流側の空間31は、連通していない。   The outer peripheral surface of the inner casing 30b adjacent to the inner casing 30c is provided with, for example, an annular wall 30d protruding radially outward in the circumferential direction. The outer peripheral surface of the annular wall 30 d is in contact with, for example, the inner periphery of the outer casing 20. A space formed between the inner casing 30 and the outer casing 20 is defined by the annular wall 30d. Therefore, the space 32 on the upstream side of the annular wall 30d and the space 31 on the downstream side of the annular wall 30d do not communicate with each other.

なお、空間31は、外部ケーシング20、内部ケーシング30c、内部ケーシング30b、環状壁30dおよびタービンロータ41によって囲まれた空間である。空間32は、外部ケーシング20、内部ケーシング30a、内部ケーシング30bおよび環状壁30dによって囲まれた空間である。   The space 31 is a space surrounded by the outer casing 20, the inner casing 30c, the inner casing 30b, the annular wall 30d, and the turbine rotor 41. The space 32 is a space surrounded by the outer casing 20, the inner casing 30a, the inner casing 30b, and the annular wall 30d.

タービンロータ41と、外部ケーシング20および内部ケーシング30aとの間には、作動流体の外部への漏洩を防止するために、シール部43が設けられている。   A seal portion 43 is provided between the turbine rotor 41 and the outer casing 20 and the inner casing 30a to prevent the working fluid from leaking to the outside.

最終段のタービン段落の下流側には、排気室80が設けられている。排気室80は、最終段のタービン段落を通過した作動流体が流れる環状の内部ケーシング30cと、この内部ケーシング30cの下半側に設けられた管形状部82とを備える。環状の内部ケーシング30c内には、環状通路81が形成されている。   An exhaust chamber 80 is provided downstream of the last turbine stage. The exhaust chamber 80 includes an annular inner casing 30c through which the working fluid that has passed through the turbine stage at the last stage flows, and a tube-shaped portion 82 provided on a lower half side of the inner casing 30c. An annular passage 81 is formed in the annular inner casing 30c.

環状通路81は、図3に示すように、タービンロータ41の周囲に形成される。環状通路81は、最終段のタービン段落を通過した作動流体を管形状部82に導く。   The annular passage 81 is formed around the turbine rotor 41 as shown in FIG. The annular passage 81 guides the working fluid that has passed through the turbine stage at the final stage to the tubular portion 82.

管形状部82は、例えば、環状通路81の最下部を挟むように、二股に設けられている。そして、それぞれの管形状部82は、外部ケーシング20の管形状部20aの内部に、管形状部20aに沿って下方に延設されている。このように、排気室80は、外部ケーシング20によって覆われている。   The tube-shaped portion 82 is bifurcated, for example, so as to sandwich the lowermost portion of the annular passage 81. Each of the tubular portions 82 extends downward along the tubular portion 20 a inside the tubular portion 20 a of the outer casing 20. Thus, the exhaust chamber 80 is covered by the outer casing 20.

ここで、図3に示すように、例えば、外部ケーシング20の最下部には、外部ケーシング20と内部ケーシング30cとの間に冷却媒体を導入する導入管50が連結されている。すなわち、導入管50は、管形状部20a間となる外部ケーシング20の最下部に連結されている。   Here, as shown in FIG. 3, for example, an introduction pipe 50 for introducing a cooling medium between the outer casing 20 and the inner casing 30 c is connected to the lowermost part of the outer casing 20. That is, the introduction pipe 50 is connected to the lowermost part of the outer casing 20 between the pipe-shaped portions 20a.

導入管50は、例えば、図3に示すように、上流側から下流側に傾斜するように、外部ケーシング20に連結されている。そして、空間31に、導入管50から冷却媒体が導入される。この空間31は、前述した外部ケーシング冷却系統を構成する外部ケーシング20と内部ケーシング30cとの間の空間である。   The introduction pipe 50 is connected to the outer casing 20 so as to be inclined from the upstream side to the downstream side, for example, as shown in FIG. Then, the cooling medium is introduced into the space 31 from the introduction pipe 50. This space 31 is a space between the outer casing 20 and the inner casing 30c constituting the above-described outer casing cooling system.

なお、空間31に導入された冷却媒体を排出する排出管55は、図3には示していないが、外部ケーシング20の所定の部位に連結されている。排出管55は、例えば、管形状部20aに連結されてもよい。   Although not shown in FIG. 3, the discharge pipe 55 for discharging the cooling medium introduced into the space 31 is connected to a predetermined portion of the outer casing 20. The discharge pipe 55 may be connected to the pipe-shaped part 20a, for example.

管形状部82の端部には、図4に示すように、管状のスリーブ83の一端が連結されている。スリーブ83の他端は、排出管60の内部まで延設されている。そして、スリーブ83の他端は、排出管60に連結している。   As shown in FIG. 4, one end of a tubular sleeve 83 is connected to the end of the tubular portion 82. The other end of the sleeve 83 extends to the inside of the discharge pipe 60. The other end of the sleeve 83 is connected to the discharge pipe 60.

スリーブ83と管形状部82との間、スリーブ83と排出管60との間には、シールリング84が設けられている。シールリング84は、スリーブ83の軸方向に複数配置されている。このスリーブ83を備えることで、スリーブ83と管形状部82との間およびスリーブ83と排出管60との間からの作動流体の漏洩を防止している。   A seal ring 84 is provided between the sleeve 83 and the tubular portion 82 and between the sleeve 83 and the discharge pipe 60. A plurality of seal rings 84 are arranged in the axial direction of the sleeve 83. The provision of the sleeve 83 prevents leakage of the working fluid from between the sleeve 83 and the tubular portion 82 and between the sleeve 83 and the discharge pipe 60.

管形状部20aおよび排出管60の内部、かつスリーブ83の外周には、図4に示すように、管状部材90が設けられている。この管状部材90は、スリーブ83の軸方向に延びる管状筒体である。この管状部材90は、接合部61の内周側を覆うように設けられている。また、管状部材90の外面91と、管形状部20aおよび排出管60の内面21、62との間には、所定の隙間を有する。   As shown in FIG. 4, a tubular member 90 is provided inside the tube-shaped portion 20a and the discharge tube 60 and on the outer periphery of the sleeve 83. The tubular member 90 is a tubular cylinder extending in the axial direction of the sleeve 83. The tubular member 90 is provided so as to cover the inner peripheral side of the joint 61. In addition, there is a predetermined gap between the outer surface 91 of the tubular member 90 and the inner surfaces 21 and 62 of the tubular portion 20a and the discharge tube 60.

管状部材90の一端は、例えば、図4に示すように、半径方向外側に周方向に亘って突出するフランジ部92を備える。このフランジ部92は、例えば、管形状部20aに形成された段部22に支持される。そして、フランジ部92は、例えば、ボルトなどの固定部材によって、段部22に固定される。なお、フランジ部92の固定方法は、これに限られるものではない。例えば、フランジ部92は、段部22に溶接接合されてもよい。   One end of the tubular member 90 includes, for example, as shown in FIG. 4, a flange portion 92 that protrudes radially outward in the circumferential direction. The flange portion 92 is supported by, for example, the step portion 22 formed in the tube-shaped portion 20a. Then, the flange portion 92 is fixed to the step portion 22 by a fixing member such as a bolt, for example. The method of fixing the flange portion 92 is not limited to this. For example, the flange portion 92 may be welded to the step portion 22.

一方、管状部材90の他端は、固定されていない非固定端である。管状部材90の他端は、例えば、排出管60の段部63に周方向に形成された環状の溝部64内に嵌め込まれる。なお、管状部材90の他端と、溝部64との間には、若干の隙間が形成されている。   On the other hand, the other end of the tubular member 90 is an unfixed end that is not fixed. The other end of the tubular member 90 is fitted into, for example, an annular groove 64 formed in the circumferential direction at the step 63 of the discharge pipe 60. Note that a slight gap is formed between the other end of the tubular member 90 and the groove 64.

ここで、管形状部20a、排出管60を構成する材料は異なる。そのため、それぞれの材料の線膨張係数の違いを考慮して、上記隙間を構成している。そして、この隙間によって、管形状部20aと排出管60との熱伸びの差が吸収される。   Here, the materials constituting the tube-shaped portion 20a and the discharge tube 60 are different. Therefore, the above-mentioned gap is configured in consideration of the difference in the coefficient of linear expansion of each material. Then, the difference in thermal expansion between the tube-shaped portion 20a and the discharge tube 60 is absorbed by the gap.

なお、管状部材90の非固定端の構成は、これに限られるものではない。管状部材90の非固定端は、管形状部20aと排出管60との熱伸びの差によって熱応力を受けない構造であればよい。   The configuration of the non-fixed end of the tubular member 90 is not limited to this. The non-fixed end of the tubular member 90 may have a structure that does not receive thermal stress due to a difference in thermal expansion between the tubular portion 20a and the discharge tube 60.

このように管状部材90を備えることで、スリーブ83と、管形状部20aおよび排出管60との空間が区画される。そして、管状部材90の外面91と、管形状部20aおよび排出管60の内面21、62、フランジ部92の一方の平面92a、段部63とによって囲まれた環状の空間94が形成されている。   By providing the tubular member 90 in this manner, the space between the sleeve 83, the tube-shaped portion 20a, and the discharge tube 60 is defined. An annular space 94 surrounded by the outer surface 91 of the tubular member 90, the inner surfaces 21 and 62 of the tube-shaped portion 20a and the discharge tube 60, one flat surface 92a of the flange portion 92, and the step portion 63 is formed. .

また、管状部材90は、図4に示すように、例えば、周方向に亘って外周側に突出する突条部93を備えてもよい。この突条部93は、管状部材90の外面91に、スリーブ83の軸方向に所定の長さに亘って形成される。突条部93の外面は、例えば、管形状部20aの内面21および排出管60の内面62に平行な面で構成される。突条部93は、図4に示すように、例えば、接合部61に対向する位置に形成されることが好ましい。   Further, as shown in FIG. 4, the tubular member 90 may include, for example, a protruding portion 93 that protrudes to the outer peripheral side in the circumferential direction. The protrusion 93 is formed on the outer surface 91 of the tubular member 90 over a predetermined length in the axial direction of the sleeve 83. The outer surface of the ridge portion 93 is, for example, a surface parallel to the inner surface 21 of the tubular portion 20a and the inner surface 62 of the discharge pipe 60. As shown in FIG. 4, it is preferable that the ridge 93 is formed, for example, at a position facing the joint 61.

突条部93の外面と、管形状部20aの内面21および排出管60の内面62との間の隙間は、管状部材90の外面91と、管形状部20aの内面21および排出管60の内面62との間の隙間よりも狭くなる。なお、突条部93は、管状部材90に一体的に構成されてもよいし、管状部材90と別体で構成されてもよい。   The gap between the outer surface of the ridge 93, the inner surface 21 of the tube-shaped portion 20a, and the inner surface 62 of the discharge tube 60 is the outer surface 91 of the tubular member 90, the inner surface 21 of the tube-shaped portion 20a, and the inner surface of the discharge tube 60. It becomes narrower than the gap between them. The ridge 93 may be formed integrally with the tubular member 90, or may be formed separately from the tubular member 90.

管形状部20aには、上記した管状部材90で区画された環状の空間94に冷却媒体を導入する導入口23が設けられている。導入口23は、管状部材90のフランジ部92側に形成されている。また、導入口23は、突条部93よりもフランジ部92側に形成されている。   The tubular portion 20a is provided with an inlet 23 for introducing a cooling medium into the annular space 94 defined by the tubular member 90 described above. The inlet 23 is formed on the flange portion 92 side of the tubular member 90. The inlet 23 is formed closer to the flange 92 than the ridge 93.

導入口23は、図4に示すA−A断面において、例えば、管状部材90の中心軸に向かう方向に開口されてもよい。なお、導入口23の開口方向は、これに限られない。   The inlet 23 may be opened, for example, in a direction toward the central axis of the tubular member 90 in the AA cross section shown in FIG. The opening direction of the inlet 23 is not limited to this.

ここで、図5は、図4のA−A断面の一例を模式的に示す図である。導入口23は、例えば、図5に示すように、管状部材90の中心軸に垂直な断面において、中心軸に向かう方向とは異なる方向に向けて開口されてもよい。この場合、導入口23から空間94内に導入された冷却媒体の流れは、旋回流となる。このように旋回流を形成することで、冷却媒体を周方向の全周に亘って導入できる。なお、導入口23は、1つまたは複数設けられる。   Here, FIG. 5 is a diagram schematically illustrating an example of the AA cross section of FIG. For example, as shown in FIG. 5, the introduction port 23 may be opened in a direction perpendicular to the central axis of the tubular member 90 in a direction different from the direction toward the central axis. In this case, the flow of the cooling medium introduced into the space 94 from the inlet 23 becomes a swirling flow. By forming the swirling flow in this manner, the cooling medium can be introduced over the entire circumference in the circumferential direction. One or a plurality of inlets 23 are provided.

一方、排出管60には、空間94に導入された冷却媒体を排出する排出口65が設けられている。排出口65は、排出管60の段部63側に形成されている。また、排出口65は、突条部93よりも段部63側に形成されている。   On the other hand, the discharge pipe 60 is provided with a discharge port 65 for discharging the cooling medium introduced into the space 94. The discharge port 65 is formed on the step 63 side of the discharge pipe 60. The discharge port 65 is formed closer to the step 63 than the ridge 93.

導入口23は、管状部材90の固定端となる一端側(フランジ部92側)に設けられ、排出口65は、非固定端となる他端側に設けられることが好ましい。導入口23は、図3を参照して説明した導入管70に連結される。また、排出口65は、図3を参照して説明した排出管75に連結される。   It is preferable that the inlet 23 be provided on one end side (the flange portion 92 side) which is a fixed end of the tubular member 90, and the outlet 65 be provided on the other end side which is a non-fixed end. The introduction port 23 is connected to the introduction pipe 70 described with reference to FIG. Further, the discharge port 65 is connected to the discharge pipe 75 described with reference to FIG.

ここで、図4において、排気室80の管形状部82、スリーブ83、管形状部20a、管状部材90とで囲まれる空間95には、外部ケーシング20と内部ケーシング30との間に導入された冷却媒体が流動する。   Here, in FIG. 4, a space 95 surrounded by the tubular portion 82, the sleeve 83, the tubular portion 20 a, and the tubular member 90 of the exhaust chamber 80 is introduced between the outer casing 20 and the inner casing 30. The cooling medium flows.

管状部材90の固定端側は、シールされているため、空間95の冷却媒体は、固定端側から空間94に流入しない。一方、管状部材90の非固定端側は、シールされていないため、空間95の冷却媒体は、圧力条件によっては、非固定端側から空間94に流入する。なお、空間95の冷却媒体は、外部ケーシング20などを冷却したものであるため、空間94を流れる冷却媒体よりも高温となる。   Since the fixed end side of the tubular member 90 is sealed, the cooling medium in the space 95 does not flow into the space 94 from the fixed end side. On the other hand, since the non-fixed end side of the tubular member 90 is not sealed, the cooling medium in the space 95 flows into the space 94 from the non-fixed end side depending on the pressure condition. Since the cooling medium in the space 95 cools the outer casing 20 and the like, it has a higher temperature than the cooling medium flowing in the space 94.

そこで、管状部材90の固定端側から冷却媒体を導入することで、高温の冷却媒体が混合することなく、接合部61を冷却することができる。一方、冷却媒体が排出される側(非固定端)で、接合部61を冷却した後の冷却媒体に空間95の冷却媒体が流入しても問題は生じない。このように、管状部材90の固定端側から冷却媒体を導入することで、接合部61を確実に冷却することができる。   Therefore, by introducing the cooling medium from the fixed end side of the tubular member 90, the joining portion 61 can be cooled without mixing the high-temperature cooling medium. On the other hand, there is no problem even if the cooling medium in the space 95 flows into the cooling medium after cooling the joining portion 61 on the side where the cooling medium is discharged (unfixed end). In this way, by introducing the cooling medium from the fixed end side of the tubular member 90, the joint 61 can be reliably cooled.

ここで、管状部材90の他端を固定端とし、一端を非固定端としてもよい。この場合、管状部材90の他端は、例えば、排出管60の段部63に固定される。そのため、空間95の冷却媒体は、管状部材90の他端側から空間94に流入しない。一方、空間95の冷却媒体は、管状部材90の一端側から空間94に流入する。この構成の場合、排出口65は、管状部材90の非固定端となる一端側(フランジ部92側)に設けられ、導入口23は、固定端となる他端側に設けられることが好ましい。   Here, the other end of the tubular member 90 may be a fixed end, and one end may be a non-fixed end. In this case, the other end of the tubular member 90 is fixed to, for example, the step 63 of the discharge pipe 60. Therefore, the cooling medium in the space 95 does not flow into the space 94 from the other end of the tubular member 90. On the other hand, the cooling medium in the space 95 flows into the space 94 from one end of the tubular member 90. In the case of this configuration, it is preferable that the discharge port 65 is provided on one end side (the flange portion 92 side) which is a non-fixed end of the tubular member 90, and the introduction port 23 is provided on the other end side which is a fixed end.

上記したように、管状部材90を備え、空間94に冷却媒体を流すことで、接合部61を確実に冷却することができる。また、管状部材90を備えることで、導入口23から導入される冷却媒体が高温のスリーブ83に接触することで生じる熱応力を防止することができる。さらに、管状部材90を備えることで、高温のスリーブ83からの熱放射によって接合部61が加熱されることを防止できる。   As described above, by providing the tubular member 90 and flowing the cooling medium through the space 94, the joint 61 can be reliably cooled. In addition, by providing the tubular member 90, it is possible to prevent thermal stress generated when the cooling medium introduced from the introduction port 23 comes into contact with the high-temperature sleeve 83. Further, the provision of the tubular member 90 can prevent the joint 61 from being heated by heat radiation from the high-temperature sleeve 83.

また、管状部材90に突条部93を備えることで、突条部93において導入口23から導入された冷却媒体の流れが絞られ、周方向へ冷却媒体が均等に広がる。また、突条部93と、管形状部20aおよび排出管60の内面21、62との間の狭い隙間を流れる際、流速が上昇して熱伝達率が増加する。そのため、例えば、接合部61に対向して突条部93を備えることで、より効率よく接合部61を冷却することができる。   In addition, by providing the tubular member 90 with the protruding portion 93, the flow of the cooling medium introduced from the introduction port 23 at the protruding portion 93 is restricted, and the cooling medium spreads uniformly in the circumferential direction. In addition, when flowing through the narrow gap between the ridge portion 93 and the inner surfaces 21 and 62 of the pipe-shaped portion 20a and the discharge pipe 60, the flow velocity increases and the heat transfer coefficient increases. Therefore, for example, by providing the ridge portion 93 in opposition to the joint portion 61, the joint portion 61 can be cooled more efficiently.

また、接合部61の冷却効果の向上に伴って、例えば、空間94に導入される冷却媒体の流量を減少させることができる。これによって、軸流タービン10の抽気を冷却媒体として使用する場合には、抽気の流量を減らせるため、タービン性能を向上させることができる。   Further, with the improvement of the cooling effect of the joint 61, for example, the flow rate of the cooling medium introduced into the space 94 can be reduced. Thus, when the bleed air of the axial turbine 10 is used as a cooling medium, the flow rate of the bleed air can be reduced, so that the turbine performance can be improved.

次に、軸流タービン10の作用および冷却媒体の系統における作用について、図1、図3および図4を参照して説明する。   Next, the operation of the axial turbine 10 and the operation of the cooling medium system will be described with reference to FIGS. 1, 3 and 4.

ここで、軸流タービン10は、例えば、接合部61や外部ケーシング20の温度を検知する温度検知装置(図示しない)や、制御部(図示しない)を備える。そして、制御部は、温度検知装置からの検知信号に基づいて、上記した各流量調整弁54、74、77の開度を制御する。なお、制御部は、温度検知装置や各流量調整弁54、74、77と電気信号の入出力が可能に構成されている。   Here, the axial turbine 10 includes, for example, a temperature detection device (not shown) that detects the temperature of the joint 61 and the outer casing 20, and a control unit (not shown). Then, the control unit controls the opening degree of each of the flow rate adjusting valves 54, 74, 77 based on the detection signal from the temperature detecting device. The control unit is configured to be able to input and output electric signals to and from the temperature detection device and each of the flow control valves 54, 74, and 77.

まず、軸流タービン10の作用について説明する。   First, the operation of the axial flow turbine 10 will be described.

燃焼器(図示しない)からの作動流体(燃焼ガス)は、図3に示すように、例えば、トランジションピース35を通り、初段のタービン段落に流入する。タービン段落に流入した作動流体は、膨張仕事をしながら内部ケーシング30a、30b内を流動し、最終段のタービン段落を通過する。   As shown in FIG. 3, the working fluid (combustion gas) from a combustor (not shown) flows through, for example, a transition piece 35 and flows into a first stage turbine stage. The working fluid that has flowed into the turbine stage flows through the inner casings 30a and 30b while performing expansion work, and passes through the last stage turbine stage.

最終段のタービン段落を通過した作動流体は、環状通路81、管形状部82、スリーブ83を通り、排出管60から排出される。なお、排出管60から排出された作動流体は、例えば、軸流タービン10における主系統に導入される。   The working fluid that has passed through the turbine stage at the last stage passes through the annular passage 81, the tubular portion 82, and the sleeve 83, and is discharged from the discharge pipe 60. The working fluid discharged from the discharge pipe 60 is introduced into, for example, a main system of the axial flow turbine 10.

次に、軸流タービン10の冷却媒体の系統における作用について説明する。   Next, the operation of the cooling medium system of the axial turbine 10 will be described.

まず、軸流タービン10が作動しているときについて説明する。   First, a case where the axial flow turbine 10 is operating will be described.

例えば、軸流タービン10における主系統から導入管50に供給された冷却媒体は、図3に示すように、外部ケーシング20と内部ケーシング30cとの間に導入される。すなわち、導入管50から空間31に冷却媒体が導入される。   For example, the cooling medium supplied from the main system of the axial turbine 10 to the introduction pipe 50 is introduced between the outer casing 20 and the inner casing 30c as shown in FIG. That is, the cooling medium is introduced from the introduction pipe 50 into the space 31.

そして、導入された冷却媒体は、空間31に広がる。なお、空間31に導入された冷却媒体は、環状壁30dよりも上流側の空間32には流入しない。また、空間31に導入された冷却媒体は、図4に示す空間95にも広がる。   Then, the introduced cooling medium spreads in the space 31. The cooling medium introduced into the space 31 does not flow into the space 32 on the upstream side of the annular wall 30d. The cooling medium introduced into the space 31 also spreads to the space 95 shown in FIG.

空間31に広がった冷却媒体は、主として外部ケーシング20を冷却する。なお、この際、冷却媒体は、内部ケーシング30cも冷却する。また、空間95に広がった冷却媒体は、スリーブ83や管状部材90を冷却する。   The cooling medium that has spread to the space 31 mainly cools the outer casing 20. At this time, the cooling medium also cools the inner casing 30c. The cooling medium that has spread to the space 95 cools the sleeve 83 and the tubular member 90.

ここで、空間95には、例えば、外部ケーシング20などを冷却した冷却媒体が流入するため、空間95に流れる冷却媒体の温度は、軸流タービン10内に導入された直後の冷却媒体の温度よりも高い。そのため、この温度の高い冷却媒体が高温のスリーブ83に接触しても、大きな熱応力は生じない。   Here, for example, since the cooling medium that has cooled the outer casing 20 and the like flows into the space 95, the temperature of the cooling medium flowing in the space 95 is lower than the temperature of the cooling medium immediately after being introduced into the axial turbine 10. Is also expensive. Therefore, even if the high-temperature cooling medium comes into contact with the high-temperature sleeve 83, no large thermal stress is generated.

そして、空間31に導入され、外部ケーシング20などを冷却した冷却媒体は、図1に示すように、軸流タービン10内から排出管55に排出される。   Then, the cooling medium introduced into the space 31 and cooling the outer casing 20 and the like is discharged from the axial turbine 10 to the discharge pipe 55 as shown in FIG.

ここで、空間31に導入される冷却媒体の流量は、制御部が、外部ケーシング20の温度を検知する温度検知装置からの検知信号に基づいて、流量調整弁54の開度を設定することで調整される。   Here, the flow rate of the cooling medium introduced into the space 31 is determined by the control unit setting the opening of the flow rate adjustment valve 54 based on a detection signal from a temperature detection device that detects the temperature of the outer casing 20. Adjusted.

例えば、外部ケーシング20の温度が許容温度を超えた場合には、冷却媒体の流量は、増加される。一方、外部ケーシング20の温度が許容温度を十分に下回る場合には、冷却媒体の流量は、減少される。許容温度は、例えば、外部ケーシング20を構成する材料などに基づいて設定される。具体的には、許容温度は、例えば、外部ケーシング20を構成する材料の高温強度などに基づいて設定される。   For example, when the temperature of the outer casing 20 exceeds the allowable temperature, the flow rate of the cooling medium is increased. On the other hand, when the temperature of the outer casing 20 is sufficiently lower than the allowable temperature, the flow rate of the cooling medium is reduced. The allowable temperature is set based on, for example, the material forming the outer casing 20 and the like. Specifically, the allowable temperature is set based on, for example, the high-temperature strength of the material forming the outer casing 20.

ここで、空間31に導入される冷却媒体の温度は、外部ケーシング20の温度よりも低く、内部ケーシング30cに生じる熱応力が許容範囲内となる冷却媒体の最低温度(以下、熱応力許容最低温度という。)以上である。冷却媒体の温度を外部ケーシング20の温度よりも低くすることで、外部ケーシング20から熱を奪い、外部ケーシング20を冷却することができる。冷却媒体の温度を熱応力許容最低温度以上とすることで、冷却媒体が内部ケーシング30cに接触することで生じる熱応力を許容範囲内とすることができる。   Here, the temperature of the cooling medium introduced into the space 31 is lower than the temperature of the outer casing 20, and the lowest temperature of the cooling medium in which the thermal stress generated in the inner casing 30 c falls within the allowable range (hereinafter, the minimum allowable temperature of the thermal stress). That is all.) By making the temperature of the cooling medium lower than the temperature of the outer casing 20, heat can be taken from the outer casing 20 and the outer casing 20 can be cooled. By setting the temperature of the cooling medium to be equal to or higher than the allowable minimum temperature of the thermal stress, the thermal stress generated by the contact of the cooling medium with the inner casing 30c can be set within an allowable range.

また、空間31に導入される冷却媒体の圧力は、環状通路81を流れる作動流体の圧力よりも高い。軸流タービン10において、例えば、内部ケーシング30bと、これに隣接する内部ケーシング30cとは、それぞれ異なる材料で構成される。このような場合、それぞれの材料の線膨張係数の違いを考慮して、例えば、内部ケーシング30bと内部ケーシング30cとの間に隙間が設けられる。この隙間によって、熱伸び差によって生じる熱応力を防止できる。   Further, the pressure of the cooling medium introduced into the space 31 is higher than the pressure of the working fluid flowing through the annular passage 81. In the axial flow turbine 10, for example, the inner casing 30b and the inner casing 30c adjacent thereto are made of different materials. In such a case, for example, a gap is provided between the inner casing 30b and the inner casing 30c in consideration of the difference in the coefficient of linear expansion of each material. This gap can prevent thermal stress caused by a difference in thermal expansion.

このような構造の軸流タービン10において、空間31に導入される冷却媒体の圧力を上記した圧力とすることで、空間31への作動流体の流入が防止できる。これによって、作動流体の流入によって外部ケーシング20が加熱されるのを防止できる。   In the axial-flow turbine 10 having such a structure, the flow of the working fluid into the space 31 can be prevented by setting the pressure of the cooling medium introduced into the space 31 to the above-described pressure. This can prevent the outer casing 20 from being heated by the inflow of the working fluid.

一方、図3に示す導入管70に供給された冷却媒体は、図4に示す管形状部20aの導入口23から空間94に導入される。空間94に導入した冷却媒体の流れは、例えば、突条部93において絞られることで周方向へ均等に広がる。そして、突条部93と、管形状部20aおよび排出管60の内面21、62との間の狭い隙間を流れ、接合部61を冷却する。この際、冷却媒体の流速が上昇して熱伝達率が増加し、接合部61の冷却が促進される。   On the other hand, the cooling medium supplied to the introduction pipe 70 shown in FIG. 3 is introduced into the space 94 from the introduction port 23 of the tubular part 20a shown in FIG. The flow of the cooling medium introduced into the space 94 spreads evenly in the circumferential direction, for example, by being throttled at the ridges 93. Then, the gas flows through a narrow gap between the protruding portion 93 and the inner surfaces 21 and 62 of the tube-shaped portion 20 a and the discharge pipe 60, and cools the joint 61. At this time, the flow rate of the cooling medium increases, the heat transfer coefficient increases, and the cooling of the joint 61 is promoted.

空間94に導入される冷却媒体の流量は、制御部が、接合部61の温度を検知する温度検知装置からの検知信号に基づいて、流量調整弁74の開度を設定することで調整される。   The flow rate of the cooling medium introduced into the space 94 is adjusted by the control unit setting the degree of opening of the flow rate adjustment valve 74 based on a detection signal from a temperature detection device that detects the temperature of the joint 61. .

例えば、接合部61の温度が許容温度を超えた場合には、冷却媒体の流量は、増加される。一方、接合部61の温度が許容温度を十分に下回る場合には、冷却媒体の流量は、減少される。許容温度は、例えば、接合部61を構成する材料などに基づいて設定される。具体的には、許容温度は、例えば、接合部61の高温強度などに基づいて設定される。   For example, when the temperature of the joint 61 exceeds the allowable temperature, the flow rate of the cooling medium is increased. On the other hand, when the temperature of the joint 61 is sufficiently lower than the allowable temperature, the flow rate of the cooling medium is reduced. The permissible temperature is set based on, for example, the material forming the joint 61. Specifically, the allowable temperature is set based on, for example, the high-temperature strength of the bonding portion 61 and the like.

突条部93を通過した冷却媒体は、排出口65から、図3に示す排出管75に排出される。なお、排出口65側の管状部材90は、非固定端であるため、空間95内の冷却媒体の圧力が空間94内の冷却媒体の圧力よりも高い場合には、空間95内の冷却媒体が、管状部材90の他端と溝部64との間の隙間を通り、空間94内に流入する。この場合においても、温度の高い空間95内の冷却媒体は、空間94内の冷却媒体とともに排出口65から排出される。そのため、流入した空間95内の冷却媒体が、接合部61などの冷却の妨げになることはない。   The cooling medium that has passed through the ridge 93 is discharged from the discharge port 65 to a discharge pipe 75 shown in FIG. Since the tubular member 90 on the discharge port 65 side is a non-fixed end, when the pressure of the cooling medium in the space 95 is higher than the pressure of the cooling medium in the space 94, the cooling medium in the space 95 is , Flows into the space 94 through the gap between the other end of the tubular member 90 and the groove 64. Also in this case, the cooling medium in the high-temperature space 95 is discharged from the discharge port 65 together with the cooling medium in the space 94. Therefore, the cooling medium in the space 95 that has flowed in does not hinder cooling of the joint 61 and the like.

ここで、図1に示すように、排出管55と排出管75は、連結して排出管76を構成する。そして、この排出管76には、流量調整弁77が設けられている。すなわち、外部ケーシング20と内部ケーシング30との間の冷却媒体の圧力と、空間94内の冷却媒体の圧力とを等しくすることができる。換言すれば、空間95内の冷却媒体の圧力と、空間94内の冷却媒体の圧力とを等しくすることができる。これによって、空間95内の冷却媒体が、空間94内に漏洩することを防止できる。また、空間94内の冷却媒体が、空間95内に漏洩することを防止できる。   Here, as shown in FIG. 1, the discharge pipe 55 and the discharge pipe 75 are connected to form a discharge pipe 76. The discharge pipe 76 is provided with a flow control valve 77. That is, the pressure of the cooling medium between the outer casing 20 and the inner casing 30 and the pressure of the cooling medium in the space 94 can be made equal. In other words, the pressure of the cooling medium in the space 95 and the pressure of the cooling medium in the space 94 can be made equal. This prevents the cooling medium in the space 95 from leaking into the space 94. Further, it is possible to prevent the cooling medium in the space 94 from leaking into the space 95.

ここで、排出管76の下流端は、例えば、排出管76から導入される冷却媒体によって熱応力による割れなどを生じない温度の作動流体が流れる配管に連結される。排出管76の下流端は、例えば、排出管76を流れる冷却媒体の温度と同じ程度の温度、または排出管76を流れる冷却媒体の温度よりも低い温度の作動流体が流れる部位に連結されている。なお、排出管76を流れる冷却媒体の圧力は、冷却媒体が導入される部位を流れる作動流体の圧力よりも高い。これによって、作動流体の排出管76への流入を防止できる。   Here, the downstream end of the discharge pipe 76 is connected to, for example, a pipe through which a working fluid at a temperature that does not cause cracking due to thermal stress due to a cooling medium introduced from the discharge pipe 76 flows. The downstream end of the discharge pipe 76 is connected to, for example, a portion where a working fluid having a temperature approximately equal to the temperature of the cooling medium flowing through the discharge pipe 76 or lower than the temperature of the cooling medium flowing through the discharge pipe 76 flows. . The pressure of the cooling medium flowing through the discharge pipe 76 is higher than the pressure of the working fluid flowing through the portion where the cooling medium is introduced. This prevents the working fluid from flowing into the discharge pipe 76.

なお、排出管55の下流端と排出管75の下流端とを連結しない構成においても、それぞれの下流端は、排出管55、75から導入される冷却媒体によって熱応力による割れなどを生じない温度の作動流体が流れる配管に連結される。   Note that, even in a configuration in which the downstream end of the discharge pipe 55 and the downstream end of the discharge pipe 75 are not connected, each downstream end has a temperature at which the cooling medium introduced from the discharge pipes 55 and 75 does not cause cracking or the like due to thermal stress. Is connected to a pipe through which the working fluid flows.

次に、軸流タービン10が停止しているときについて説明する。   Next, the case where the axial turbine 10 is stopped will be described.

軸流タービン10が停止しているときは、上記した導入管50や導入管70に直接冷却媒体を供給する主系統は停止している。軸流タービン10が停止しているときとしては、例えば、軸流タービン10の運転を通常に停止した直後の状態や、軸流タービン10の運転を急停止するタービントリップ状態などが例示される。これらの状態では、軸流タービン10の構成部は、温度の高い状態である。   When the axial turbine 10 is stopped, the main system for directly supplying the cooling medium to the above-described introduction pipe 50 and the introduction pipe 70 is stopped. Examples of the time when the axial flow turbine 10 is stopped include a state immediately after the operation of the axial flow turbine 10 is normally stopped, a turbine trip state in which the operation of the axial flow turbine 10 is suddenly stopped, and the like. In these states, the components of the axial flow turbine 10 are in a high temperature state.

軸流タービン10が停止しているときには、図1に示した補助供給源としての機能を有する供給源52および供給源72を駆動する。   When the axial flow turbine 10 is stopped, the supply source 52 and the supply source 72 having the function as the auxiliary supply source shown in FIG. 1 are driven.

供給源52から供給された冷却媒体は、導入管51を通り、導入管50に流入する。導入管50に流入後の冷却媒体の作用は、上記した軸流タービン10が作動しているときと同様である。   The cooling medium supplied from the supply source 52 flows into the introduction pipe 50 through the introduction pipe 51. The function of the cooling medium after flowing into the introduction pipe 50 is the same as when the above-described axial flow turbine 10 is operating.

供給源72から供給された冷却媒体は、導入管71を通り、導入管70に流入する。導入管70に流入後の冷却媒体の作用は、上記した軸流タービン10が作動しているときと同様である。   The cooling medium supplied from the supply source 72 flows into the introduction pipe 70 through the introduction pipe 71. The function of the cooling medium after flowing into the introduction pipe 70 is the same as when the above-described axial flow turbine 10 is operating.

上記した第1の実施の形態の軸流タービン10によれば、ケーシング冷却系統と接合部冷却系統とを備えることで、各系統を独立して制御することができる。また、これらの系統から冷却媒体を軸流タービン10に導入することで、軸流タービン10の作動時において、外部ケーシング20や接合部61を冷却することができる。   According to the axial turbine 10 of the first embodiment described above, by providing the casing cooling system and the joint cooling system, each system can be controlled independently. In addition, by introducing the cooling medium into the axial turbine 10 from these systems, the external casing 20 and the joint 61 can be cooled when the axial turbine 10 operates.

また、ケーシング冷却系統および接合部冷却系統のそれぞれに補助供給源としての機能を有する供給源52、72を備えることで、軸流タービン10が停止した状態においても、外部ケーシング20や接合部61を冷却することができる。   Further, by providing the supply sources 52 and 72 each having a function as an auxiliary supply source in each of the casing cooling system and the joint cooling system, even when the axial turbine 10 is stopped, the outer casing 20 and the joint 61 can be formed. Can be cooled.

ここで、第1の実施の形態の軸流タービン10の構成は、上記した構成に限られるものではない。上記した軸流タービン10において、外部ケーシング20が2つの管形状部20aを備える一例を示した。この構成において、各管形状部20aは、流量調整弁74の下流側で2つに分かれた導入管70のそれぞれに連結している。   Here, the configuration of the axial flow turbine 10 of the first embodiment is not limited to the above-described configuration. In the axial flow turbine 10 described above, an example has been described in which the outer casing 20 includes two tube-shaped portions 20a. In this configuration, each pipe-shaped portion 20a is connected to each of two divided introduction pipes 70 on the downstream side of the flow control valve 74.

ここで、流量調整弁74は、導入管70の分岐する上流側に設けられることに限られない。例えば、各管形状部20aに連結される分岐点よりも下流側の導入管70のそれぞれに流量調整弁74を備えてもよい。   Here, the flow regulating valve 74 is not limited to being provided on the upstream side of the branch of the introduction pipe 70. For example, the flow control valve 74 may be provided in each of the introduction pipes 70 downstream of the branch point connected to each pipe-shaped portion 20a.

図6は、図3のB−B断面を模式的に示す図である。なお、図6には、導入管50から導入された冷却媒体の流れを矢印で示している。   FIG. 6 is a diagram schematically showing a BB cross section of FIG. In FIG. 6, the flow of the cooling medium introduced from the introduction pipe 50 is indicated by arrows.

図3および図6に示すように、外部ケーシング20の内部で、かつ導入管50の出口50aに対向する位置には、冷却媒体の流れを誘導する誘導部材100が配置されている。この誘導部材100は、2つの側壁101と、この側壁101のそれぞれと接続された天板102とを備える。側壁101および天板102は、例えば、矩形の平板で構成される。すなわち、誘導部材100は、図6に示すように、断面コ字状の形状を有している。   As shown in FIGS. 3 and 6, a guide member 100 for guiding the flow of the cooling medium is disposed inside the outer casing 20 and at a position facing the outlet 50 a of the introduction pipe 50. The guide member 100 includes two side walls 101 and a top plate 102 connected to each of the side walls 101. The side wall 101 and the top plate 102 are formed of, for example, rectangular flat plates. That is, the guide member 100 has a U-shaped cross section as shown in FIG.

天板102は、導入管50の出口50aに所定の間隙をおいて対向している。2つの側壁101は、図3に示すように、周方向に所定の間隙をおいて、タービンロータ軸方向に沿って対向して配置される。すなわち、誘導部材100において、天板102に対向する側およびタービンロータ軸方向の上流端と下流端は、開口されている。   The top plate 102 faces the outlet 50a of the introduction tube 50 with a predetermined gap. As shown in FIG. 3, the two side walls 101 are arranged facing each other along the turbine rotor axial direction with a predetermined gap in the circumferential direction. That is, in the guide member 100, the side facing the top plate 102 and the upstream end and the downstream end in the axial direction of the turbine rotor are open.

導入管50の出口50aから流出した冷却媒体は、天板102に衝突し、天板102および側壁101に沿ってタービンロータ軸方向(図3に示す矢印方向)に誘導される。そのため、出口50aから流出した冷却媒体は、直接内部ケーシング30cに吹き付けられない。なお、図6では、天板102に衝突した後の冷却媒体の流れは、紙面に垂直な方向となる。   The cooling medium flowing out of the outlet 50a of the introduction pipe 50 collides with the top plate 102 and is guided along the top plate 102 and the side wall 101 in the axial direction of the turbine rotor (the direction of the arrow shown in FIG. 3). Therefore, the cooling medium flowing out from the outlet 50a is not directly sprayed on the inner casing 30c. In FIG. 6, the flow of the cooling medium after colliding with the top plate 102 is in a direction perpendicular to the paper surface.

タービンロータ軸方向に誘導された冷却媒体は、外部ケーシング20の内面に沿って流れる。この際、冷却媒体の一部は、上半側に流れ込む。そして、例えば、上半側に流れた冷却媒体は、図6の矢印で示すように、外部ケーシング20の内面に沿って下半側に流れる。   The cooling medium guided in the turbine rotor axial direction flows along the inner surface of the outer casing 20. At this time, part of the cooling medium flows into the upper half. Then, for example, the cooling medium flowing to the upper half side flows to the lower half side along the inner surface of the outer casing 20 as shown by the arrow in FIG.

そして、外部ケーシング20を冷却した冷却媒体は、例えば、外部ケーシング20の管形状部20aに設けられた排出口から排出管55に排出される。   Then, the cooling medium that has cooled the outer casing 20 is discharged to the discharge pipe 55 from a discharge port provided in the tubular portion 20a of the outer casing 20, for example.

このように誘導部材100を備えることで、導入管50の出口50aから流出した冷却媒体が、直接内部ケーシング30cに吹き付けられることを防止できる。これによって、内部ケーシング30cに大きな熱応力が生じることを防止できる。   By providing the guide member 100 in this manner, the cooling medium flowing out from the outlet 50a of the introduction pipe 50 can be prevented from being directly sprayed on the inner casing 30c. This can prevent a large thermal stress from being generated in the inner casing 30c.

また、誘導部材100を備えることで、空間31の全体に亘って、冷却媒体を行き渡らせることができる。これによって、外部ケーシング20を均等に冷却できる。   Further, by providing the guide member 100, the cooling medium can be spread over the entire space 31. Thereby, the outer casing 20 can be cooled evenly.

ここで、誘導部材100の形状は、上記した形状に限られるものではない。例えば、天板102の周方向の中央部が外部に突出するように湾曲させてもよい。換言すると、天板102を半円筒状に形成してもよい。   Here, the shape of the guide member 100 is not limited to the shape described above. For example, the top plate 102 may be curved such that the circumferential central portion protrudes outward. In other words, the top plate 102 may be formed in a semi-cylindrical shape.

また、内部ケーシング30cの外周面から所定の隙間をあけて、内部ケーシング30cの周囲を覆う筒体で、誘導部材100を構成してもよい。この筒体は、例えば、内部ケーシング30cの外周面から半径方向外側に突出した棒状の支持体によって支持される。この支持体は、例えば、周方向に複数設けられる。   In addition, the guide member 100 may be configured by a cylinder that covers the periphery of the inner casing 30c with a predetermined gap from the outer peripheral surface of the inner casing 30c. The cylindrical body is supported by, for example, a rod-shaped support that protrudes radially outward from the outer peripheral surface of the inner casing 30c. The support is provided, for example, in a plurality in the circumferential direction.

すなわち、誘導部材100の形状は、導入管50の出口50aから流出した冷却媒体が、直接内部ケーシング30cに吹き付けられることを防止できる構造であればよい。   That is, the shape of the guide member 100 may be any structure that can prevent the cooling medium flowing out from the outlet 50a of the introduction pipe 50 from being directly sprayed on the inner casing 30c.

本実施の形態では、管形状部20aを外部ケーシング20の下半側に備えた一例を示したが、管形状部20aは、外部ケーシング20の上半側に備えられてもよい。   In the present embodiment, an example in which the tube-shaped portion 20a is provided on the lower half of the outer casing 20 has been described, but the tube-shaped portion 20a may be provided on the upper half of the outer casing 20.

(第2の実施の形態)
図7は、本発明に係る第2の実施の形態の軸流タービン11における冷却媒体の系統を模式的に示した図である。なお、第2の実施の形態において、第1の実施の形態の構成と同一の構成部分には同一の符号を付して、重複する説明は、省略または簡略する。
(Second embodiment)
FIG. 7 is a diagram schematically illustrating a cooling medium system in the axial turbine 11 according to the second embodiment of the present invention. Note that, in the second embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted or simplified.

ここで、図7に示した軸流タービン10として、例えば、蒸気タービンなどが挙げられる。なお、軸流タービン11における外部ケーシング冷却系統は、排出管55を備えない以外は、第1の実施の形態の外部ケーシング冷却系統と同じである。また、蒸気タービンの入口における作動流体の温度は、例えば、630℃を超える。   Here, as the axial flow turbine 10 shown in FIG. 7, for example, a steam turbine or the like is cited. The external casing cooling system of the axial turbine 11 is the same as the external casing cooling system of the first embodiment, except that the external casing cooling system is not provided. The temperature of the working fluid at the inlet of the steam turbine exceeds, for example, 630 ° C.

なお、導入管50に導入される冷却媒体としては、系統から抽気された蒸気などが挙げられる。抽気は、冷却媒体として温度および圧力が適した媒体が得られる部位において行われる。   In addition, as the cooling medium introduced into the introduction pipe 50, steam extracted from the system or the like can be used. The bleeding is performed at a portion where a medium having a suitable temperature and pressure is obtained as a cooling medium.

このように、導入管50には、例えば、軸流タービン11における主系統から抽気された媒体が冷却媒体として供給される。また、供給源52から導入される冷却媒体は、蒸気である。この供給源52から導入される冷却媒体も、冷却媒体として適した温度および圧力のものである。   As described above, the medium extracted from the main system of the axial flow turbine 11 is supplied to the introduction pipe 50 as a cooling medium, for example. The cooling medium introduced from the supply source 52 is steam. The cooling medium introduced from the supply source 52 is also of a temperature and a pressure suitable as a cooling medium.

後に詳しく説明するが、外部ケーシング20と内部ケーシング33との間に導入管50から導入された冷却媒体の一部は、内部ケーシング33間の隙間34から内部ケーシング33内の作動流体が流れる通路に流出する。そして、作動流体が流れる通路に流出した冷却媒体は、作動流体とともに軸流タービン11から排出される。冷却媒体の残部は、例えば、外部ケーシング20とタービンロータ41との間のシール部から排気される。なお、作動流体は、蒸気である。   As will be described in detail later, a part of the cooling medium introduced from the introduction pipe 50 between the outer casing 20 and the inner casing 33 passes through a gap 34 between the inner casings 33 to a passage through which the working fluid in the inner casing 33 flows. leak. Then, the cooling medium that has flowed out into the passage through which the working fluid flows is discharged from the axial flow turbine 11 together with the working fluid. The remainder of the cooling medium is exhausted from a seal between the outer casing 20 and the turbine rotor 41, for example. The working fluid is steam.

このように、導入管50、51、供給源52、外部ケーシング20と内部ケーシング33との間の空間などによって、主として外部ケーシング20を冷却する外部ケーシング冷却系統が構成されている。   As described above, the outer casing cooling system that mainly cools the outer casing 20 is configured by the introduction pipes 50 and 51, the supply source 52, the space between the outer casing 20, and the inner casing 33, and the like.

上流側における外部ケーシング20の下半側には、図7に示すように、作動流体を導入するために、例えば、下方に延設された管形状部20bを有する。この管形状部20bは、1つまたは複数備えられる。そして、外部ケーシング20の管形状部20bには、軸流タービン10に導入される作動流体が内部を流れる導入管110が溶接接合されている。   As shown in FIG. 7, the lower half of the outer casing 20 on the upstream side has, for example, a downwardly extending tube-shaped portion 20b for introducing a working fluid. One or a plurality of the tube-shaped portions 20b are provided. An introduction pipe 110 through which a working fluid introduced into the axial flow turbine 10 flows is welded and joined to the pipe-shaped portion 20b of the outer casing 20.

本実施の形態では、管形状部20bを2つ備えた構成を例示している。軸流タービン11を上流側から見たとき、2つの管形状部20bは、図2に示した管形状部20aと同様に、外部ケーシング20の最下部を挟むように二股に構成されている。そして、各管形状部20bが下方に延設されている。そして、それぞれの管形状部20bには、導入管110が溶接接合されている。   In the present embodiment, a configuration including two tube-shaped portions 20b is illustrated. When the axial flow turbine 11 is viewed from the upstream side, the two tubular portions 20b are bifurcated so as to sandwich the lowermost portion of the outer casing 20, similarly to the tubular portion 20a shown in FIG. Each tube-shaped portion 20b extends downward. The introduction pipes 110 are welded to the respective pipe-shaped portions 20b.

なお、図7では、一方の管形状部20bが表われ、他方の管形状部20bは、見えない状態となっている。導入管110は、作動流体導入管として機能する。   In FIG. 7, one tube-shaped portion 20b appears, and the other tube-shaped portion 20b is invisible. The introduction pipe 110 functions as a working fluid introduction pipe.

外部ケーシング20の管形状部20bには、例えば、管形状部20bと導入管110との接合部111を内側から冷却する冷却媒体を導入する導入管120が連結されている。なお、図7には示されていないが、他方の管形状部20bにも、後述する流量調整弁124の下流側で分岐した導入管120が連結されている。   For example, an introduction pipe 120 for introducing a cooling medium that cools a joining portion 111 between the tubular shape part 20b and the introduction pipe 110 from the inside is connected to the tubular shape part 20b of the outer casing 20. Although not shown in FIG. 7, an introduction pipe 120 branched on the downstream side of a flow rate control valve 124 described later is also connected to the other pipe-shaped portion 20b.

この導入管120には、例えば、軸流タービン11における主系統から抽気された媒体が冷却媒体として供給される。なお、導入管120に供給される冷却媒体としては、冷却媒体として温度および圧力が適した媒体であればよい。   For example, a medium extracted from a main system of the axial flow turbine 11 is supplied to the introduction pipe 120 as a cooling medium. Note that the cooling medium supplied to the introduction pipe 120 may be any medium having a suitable temperature and pressure as the cooling medium.

導入管120には、導入管121が連結されている。この導入管121は、冷却媒体を供給する供給源122に連結されている。この供給源122は、導入管120に冷却媒体を供給する供給源とは、別体の供給源である。この供給源122は、軸流タービン11における主系統とは異なる系統である。そのため、供給源122は、例えば、軸流タービン11における主系統の動作が停止したときでも、冷却媒体を導入管121に供給できる。この供給源122は、補助供給源としての機能を有する。   The introduction pipe 121 is connected to the introduction pipe 120. The introduction pipe 121 is connected to a supply source 122 that supplies a cooling medium. The supply source 122 is a separate supply source from the supply source that supplies the cooling medium to the introduction pipe 120. This supply source 122 is a system different from the main system in the axial flow turbine 11. Therefore, the supply source 122 can supply the cooling medium to the introduction pipe 121 even when the operation of the main system in the axial turbine 11 is stopped, for example. This supply source 122 has a function as an auxiliary supply source.

供給源122から導入される冷却媒体は、前述した供給源52における冷却媒体と同様である。供給源122から導入される冷却媒体も、冷却媒体として適した温度および圧力のものである。なお、導入管120は、第5の導入管として機能し、導入管121は、第6の導入管として機能する。供給源122は、第3の供給源として機能する。   The cooling medium introduced from the supply source 122 is the same as the cooling medium in the supply source 52 described above. The cooling medium introduced from the supply source 122 is also of a temperature and pressure suitable as a cooling medium. Note that the introduction pipe 120 functions as a fifth introduction pipe, and the introduction pipe 121 functions as a sixth introduction pipe. The supply source 122 functions as a third supply source.

導入管121が導入管120に連結する連結部123よりも下流側の導入管120には、図7に示すように、流量調整弁124が設けられている。すなわち、流量調整弁124は、連結部123と外部ケーシング20の管形状部20bとの間に設けられる。   As shown in FIG. 7, a flow regulating valve 124 is provided on the introduction pipe 120 downstream of the connecting portion 123 where the introduction pipe 121 is connected to the introduction pipe 120. That is, the flow regulating valve 124 is provided between the connecting portion 123 and the tubular portion 20b of the outer casing 20.

流量調整弁124は、導入管120を介して、接合部111の内部側に導入される冷却媒体の流量を調整する。換言すれば、管形状部20bおよび導入管110の内部に導入される冷却媒体の圧力を調整している。例えば、流量調整弁124は、軸流タービン11の起動時、運転時、停止後などに、接合部111の温度に基づいて冷却媒体の流量を最適な流量に調整する。なお、流量調整弁124は、流量調整装置として機能する。   The flow adjustment valve 124 adjusts the flow rate of the cooling medium introduced into the inside of the joint 111 via the introduction pipe 120. In other words, the pressure of the cooling medium introduced into the inside of the tube-shaped portion 20b and the introduction tube 110 is adjusted. For example, the flow control valve 124 adjusts the flow rate of the cooling medium to an optimal flow rate based on the temperature of the joint 111 when the axial turbine 11 is started, operated, or stopped. The flow control valve 124 functions as a flow control device.

管形状部20bおよび導入管110の内部に導入管120から導入された冷却媒体は、図7に示すように、排出管125を通り排出される。排出管125は、例えば、導入管110に連結される。この排出管125には、例えば、流量調整弁126が設けられる。   The cooling medium introduced from the introduction pipe 120 into the inside of the tubular shape portion 20b and the introduction pipe 110 is discharged through the discharge pipe 125 as shown in FIG. The discharge pipe 125 is connected to the introduction pipe 110, for example. The discharge pipe 125 is provided with, for example, a flow control valve 126.

接合部111を冷却する冷却媒体の流量は、主として流量調整弁124で調整され、流量調整弁126は、主として圧力を調整するために使用される。なお、排出管125は、第4の排出管として機能し、流量調整弁126は、流量調整装置として機能する。   The flow rate of the cooling medium that cools the joint 111 is adjusted mainly by the flow rate adjustment valve 124, and the flow rate adjustment valve 126 is mainly used for adjusting the pressure. Note that the discharge pipe 125 functions as a fourth discharge pipe, and the flow control valve 126 functions as a flow control device.

このように、導入管120、121、供給源122、管形状部20bおよび導入管110の内部の空間、排出管125などによって、接合部111を冷却する接合部冷却系統が構成されている。   Thus, the joint cooling system that cools the joint 111 is configured by the introduction pipes 120 and 121, the supply source 122, the space inside the pipe-shaped part 20b and the introduction pipe 110, the discharge pipe 125, and the like.

上記したように、ケーシング冷却系統と接合部冷却系統とを備えることで、各系統を独立して制御することができる。   As described above, by providing the casing cooling system and the joint cooling system, each system can be controlled independently.

なお、上記した流量調整弁54、124、126は、例えば、バルブ弁などで構成される。また、流量調整弁54、124、126の代わりにオリフィスなどの絞りを使用してもよい。   In addition, the above-mentioned flow control valves 54, 124, 126 are constituted by, for example, valve valves. Also, a throttle such as an orifice may be used instead of the flow control valves 54, 124, 126.

次に、上記した冷却媒体の系統を備える第2の実施の形態の軸流タービン11の構成について説明する。   Next, a configuration of the axial flow turbine 11 of the second embodiment including the above-described cooling medium system will be described.

図8は、第2の実施の形態の軸流タービン11の子午断面を示す図である。図8に示すように、軸流タービン11は、外部ケーシング20と、この外部ケーシング20の内部に設けられた内部ケーシング33とから構成される二重構造のケーシングを備えている。また、内部ケーシング33内に動翼40が植設されたタービンロータ41が貫設されている。このタービンロータ41は、ロータ軸受(図示しない)によって回転可能に支持されている。   FIG. 8 is a diagram illustrating a meridional section of the axial turbine 11 according to the second embodiment. As shown in FIG. 8, the axial turbine 11 includes a double-structure casing including an outer casing 20 and an inner casing 33 provided inside the outer casing 20. Further, a turbine rotor 41 having a moving blade 40 implanted therein is penetrated in the inner casing 33. The turbine rotor 41 is rotatably supported by a rotor bearing (not shown).

ここで、内部ケーシング33は、例えば、タービンロータ軸方向に分割されている。そして、上流側と下流側の内部ケーシング33間には、隙間34が形成さている。   Here, the inner casing 33 is divided, for example, in the turbine rotor axial direction. A gap 34 is formed between the upstream and downstream inner casings 33.

内部ケーシング33の内面には、タービンロータ軸方向に動翼40と交互になるように静翼42が配設されている。そして、内部ケーシング33は、静翼42および動翼40を備えるタービン段落を包囲している。この内部ケーシング33は、例えば、高強度材料などで構成される。   On the inner surface of the inner casing 33, stationary blades 42 are arranged so as to alternate with the moving blades 40 in the turbine rotor axial direction. The inner casing 33 surrounds a turbine stage including the stationary blades 42 and the moving blades 40. The inner casing 33 is made of, for example, a high-strength material.

内部ケーシング33の外周面には、例えば、周方向に亘って半径方向外側に突出する環状壁33aが設けられている。この環状壁33aの外周面は、例えば、外部ケーシング20の内周に接している。そして、この環状壁33aによって、内部ケーシング30と外部ケーシング20との間に形成される空間は、空間38と空間39とに区画されている。   On the outer peripheral surface of the inner casing 33, for example, an annular wall 33a protruding radially outward in the circumferential direction is provided. The outer peripheral surface of the annular wall 33a is in contact with, for example, the inner periphery of the outer casing 20. The space formed between the inner casing 30 and the outer casing 20 is divided into a space 38 and a space 39 by the annular wall 33a.

また、図8に示すように、上流側の環状壁33aには、連通孔33bが形成されている。この連通孔33bは、例えば、周方向に複数形成される。外部ケーシング20と内部ケーシング33との空間において、連通孔33bを介して冷却蒸気が流動する。   As shown in FIG. 8, a communication hole 33b is formed in the upstream annular wall 33a. The plurality of communication holes 33b are formed, for example, in the circumferential direction. In the space between the outer casing 20 and the inner casing 33, the cooling steam flows through the communication holes 33b.

タービンロータ41と、外部ケーシング20および内部ケーシング33との間には、作動流体の外部への漏洩を防止するために、シール部43が設けられている。   A seal portion 43 is provided between the turbine rotor 41 and the outer casing 20 and the inner casing 33 to prevent the working fluid from leaking outside.

内部ケーシング33内には、初段のタービン段落における静翼42を備えたノズルボックス44が設けられている。ノズルボックス44は、内部ケーシング33とタービンロータ41との間に環状の通路を構成する環状通路45と、この環状通路45の下半側に設けられた管形状部46とを備える。   In the inner casing 33, a nozzle box 44 provided with a stationary blade 42 in a first stage turbine stage is provided. The nozzle box 44 includes an annular passage 45 that forms an annular passage between the inner casing 33 and the turbine rotor 41, and a tube-shaped portion 46 provided on a lower half side of the annular passage 45.

管形状部46は、例えば、環状通路45の最下部を挟むように、二股に設けられている。そして、管形状部46は、外部ケーシング20の管形状部20bの内部に、管形状部20bに沿って、下方に延設されている。これらの管形状部46は、軸流タービン11に導入された高温の作動流体を環状通路45に導く。   The tube-shaped portion 46 is bifurcated, for example, so as to sandwich the lowermost portion of the annular passage 45. The tubular portion 46 extends downward along the tubular portion 20b inside the tubular portion 20b of the outer casing 20. These tube-shaped portions 46 guide the high-temperature working fluid introduced into the axial turbine 11 to the annular passage 45.

例えば、外部ケーシング20の最下部には、図8に示すように、外部ケーシング20と内部ケーシング33との間に冷却媒体を導入する導入管50が連結されている。すなわち、導入管50は、管形状部20a間となる外部ケーシング20の最下部に連結されている。   For example, an inlet pipe 50 for introducing a cooling medium between the outer casing 20 and the inner casing 33 is connected to the lowermost part of the outer casing 20, as shown in FIG. That is, the introduction pipe 50 is connected to the lowermost part of the outer casing 20 between the pipe-shaped portions 20a.

導入管50は、例えば、図8に示すように、上流側から下流側に傾斜するように、外部ケーシング20に連結されている。そして、例えば、外部ケーシング20、上流側の内部ケーシング33によって囲まれた空間38に、導入管50から冷却媒体が導入される。   The introduction pipe 50 is connected to the outer casing 20 so as to be inclined from the upstream side to the downstream side, for example, as shown in FIG. Then, for example, a cooling medium is introduced from the introduction pipe 50 into the space 38 surrounded by the outer casing 20 and the inner casing 33 on the upstream side.

最終段のタービン段落の下流側には、排気室130が設けられている。   An exhaust chamber 130 is provided downstream of the last turbine stage.

ここで、外部ケーシング20の管形状部20bおよび導入管110の内部の構成は、第1の実施の形態における外部ケーシング20の管形状部20aおよび排出管60の内部の構成と同じである。   Here, the internal configuration of the tube-shaped portion 20b of the outer casing 20 and the inside of the introduction tube 110 are the same as the internal configuration of the tube-shaped portion 20a of the external casing 20 and the inside of the discharge tube 60 in the first embodiment.

図4を参照して説明すると、管形状部20bは管形状部20a、導入管110は排出管60に相当する。管形状部46は、管形状部82に相当する。管形状部46の端部には、管状のスリーブ83の一端が連結されている。スリーブ83の他端は、導入管110の内部まで延設されている。そして、スリーブ83の他端は、導入管110に連結している。   Referring to FIG. 4, the tube-shaped portion 20b corresponds to the tube-shaped portion 20a, and the introduction tube 110 corresponds to the discharge tube 60. The tube-shaped portion 46 corresponds to the tube-shaped portion 82. One end of a tubular sleeve 83 is connected to an end of the tubular portion 46. The other end of the sleeve 83 extends to the inside of the introduction tube 110. The other end of the sleeve 83 is connected to the introduction pipe 110.

スリーブ83と管形状部46との間、スリーブ83と導入管110との間には、シールリング84が設けられている。管形状部20bおよび導入管110の内部、かつスリーブ83の外周には、管状部材90が設けられている。   A seal ring 84 is provided between the sleeve 83 and the tube-shaped portion 46, and between the sleeve 83 and the introduction tube 110. A tubular member 90 is provided inside the tubular portion 20b and the introduction tube 110, and on the outer periphery of the sleeve 83.

管形状部20bには、管状部材90で区画された環状の空間94に冷却媒体を導入する導入口23が設けられている。この導入口23は、導入管120に連結される。一方、導入管110には、空間94に導入された冷却媒体を排出する排出口65が設けられている。この排出口65は、排出管125に連結される。   The tubular portion 20 b is provided with an inlet 23 for introducing a cooling medium into an annular space 94 defined by the tubular member 90. This inlet 23 is connected to the inlet pipe 120. On the other hand, the introduction pipe 110 is provided with a discharge port 65 for discharging the cooling medium introduced into the space 94. This discharge port 65 is connected to a discharge pipe 125.

なお、導入口23および排出口65を形成する部位は、第1の実施の形態で説明したとおり、管状部材90の固定端、非固定端の位置によって適宜設定される。導入口23の開口方向も、第1の実施の形態で説明したとおりである。また、第1の実施の形態と同様に、誘導部材100を備えてもよい。   In addition, the site | part which forms the inlet 23 and the outlet 65 is suitably set by the position of the fixed end and the non-fixed end of the tubular member 90 as demonstrated in 1st Embodiment. The opening direction of the inlet 23 is also the same as that described in the first embodiment. Further, similarly to the first embodiment, a guide member 100 may be provided.

上記したように、管状部材90を備え、空間94に冷却媒体を流すことで、接合部111を確実に冷却することができる。また、管状部材90を備えることで、導入口23から導入される冷却媒体が高温のスリーブ83などに接触することで生じる熱応力を防止することができる。さらに、管状部材90を備えることで、高温のスリーブ83からの熱放射によって接合部111が加熱されることを防止できる。   As described above, by providing the tubular member 90 and flowing the cooling medium through the space 94, the joint 111 can be reliably cooled. Further, by providing the tubular member 90, it is possible to prevent a thermal stress generated when the cooling medium introduced from the introduction port 23 comes into contact with the high-temperature sleeve 83 or the like. Further, the provision of the tubular member 90 can prevent the joint 111 from being heated by heat radiation from the high-temperature sleeve 83.

また、接合部111の冷却効果の向上に伴って、例えば、空間94に導入される冷却媒体の流量を減少させることができる。   Further, with the improvement of the cooling effect of the joint portion 111, for example, the flow rate of the cooling medium introduced into the space 94 can be reduced.

次に、軸流タービン11の作用および冷却媒体の系統における作用について、図7および図8を参照して説明する。   Next, the operation of the axial turbine 11 and the operation of the cooling medium system will be described with reference to FIGS. 7 and 8.

ここで、軸流タービン11は、例えば、接合部111や外部ケーシング20の温度を検知する温度検知装置(図示しない)や、制御部(図示しない)を備える。そして、制御部は、温度検知装置からの検知信号に基づいて、上記した各流量調整弁54、124、126の開度を制御する。なお、制御部は、温度検知装置や各流量調整弁54、124、126と電気信号の入出力が可能に構成されている。   Here, the axial turbine 11 includes, for example, a temperature detection device (not shown) for detecting the temperature of the joint 111 and the outer casing 20, and a control unit (not shown). Then, the control unit controls the opening degree of each of the above-mentioned flow control valves 54, 124, 126 based on the detection signal from the temperature detection device. Note that the control unit is configured to be able to input and output electric signals to and from the temperature detecting device and the flow rate adjusting valves 54, 124, and 126.

まず、軸流タービン11の作用について説明する。   First, the operation of the axial flow turbine 11 will be described.

軸流タービン11を作動する高温で高圧の作動流体(蒸気)は、図8に示すように、導入管110、スリーブ83、管形状部46を通り、環状通路45に流入する。環状通路45に流入した作動流体は、周方向に広がるとともに、初段の静翼42から初段の動翼40に向けて噴出される。   A high-temperature and high-pressure working fluid (steam) for operating the axial turbine 11 flows into the annular passage 45 through the introduction pipe 110, the sleeve 83, and the pipe-shaped portion 46, as shown in FIG. The working fluid that has flowed into the annular passage 45 expands in the circumferential direction and is jetted from the first stage stationary blades 42 toward the first stage rotor blades 40.

タービン段落に流入した作動流体は、膨張仕事をしながら内部ケーシング33内を流動し、最終段のタービン段落を通過する。そして、最終段のタービン段落を通過した作動流体は、排気室130を通り排出される。排気室130から排出された作動流体は、例えば、他の蒸気タービンに導入される。   The working fluid that has flowed into the turbine stage flows inside the inner casing 33 while performing expansion work, and passes through the last stage turbine stage. Then, the working fluid that has passed through the final stage turbine stage is discharged through the exhaust chamber 130. The working fluid discharged from the exhaust chamber 130 is introduced into another steam turbine, for example.

次に、軸流タービン11の冷却媒体の系統における作用について説明する。   Next, the operation of the cooling medium system of the axial turbine 11 will be described.

なお、ここでは、第1の実施の形態における冷却媒体の系統における作用と異なる作用について主に説明する。   Here, an operation different from the operation of the cooling medium system in the first embodiment will be mainly described.

まず、軸流タービン11が作動しているときについて説明する。   First, a case where the axial flow turbine 11 is operating will be described.

例えば、軸流タービン11における主系統から導入管50に供給された冷却媒体は、図8に示すように、空間38に導入される。空間38に広がった冷却媒体は、主として外部ケーシング20を冷却する。また、空間38に広がった冷却媒体は、環状壁33aの連通孔33bを通り、空間39に導入される。空間39に広がった冷却媒体は、主として外部ケーシング20を冷却する。なお、空間38、39に広がった冷却媒体によって内部ケーシング33も冷却される。   For example, the cooling medium supplied from the main system of the axial flow turbine 11 to the introduction pipe 50 is introduced into the space 38 as shown in FIG. The cooling medium that has spread to the space 38 mainly cools the outer casing 20. The cooling medium that has spread to the space 38 is introduced into the space 39 through the communication hole 33b of the annular wall 33a. The cooling medium that has spread to the space 39 mainly cools the outer casing 20. The inner casing 33 is also cooled by the cooling medium that has spread to the spaces 38 and 39.

ここで、空間39に導入された冷却媒体の圧力は、隙間34が形成されるタービンロータ軸方向位置における内部ケーシング33内を流れる作動流体の圧力よりも高い。そのため、空間39に導入された冷却媒体の一部は、図8に示す内部ケーシング33間の隙間34から内部ケーシング33内の作動流体が流れる通路に流出する。そして、作動流体とともに排気室130から排出される。   Here, the pressure of the cooling medium introduced into the space 39 is higher than the pressure of the working fluid flowing in the inner casing 33 at the axial position of the turbine rotor where the gap 34 is formed. Therefore, a part of the cooling medium introduced into the space 39 flows out of the gap 34 between the inner casings 33 shown in FIG. Then, it is discharged from the exhaust chamber 130 together with the working fluid.

一方、冷却媒体の残部は、例えば、外部ケーシング20とタービンロータ41との間のシール部43から排出される。   On the other hand, the remainder of the cooling medium is discharged from the seal portion 43 between the outer casing 20 and the turbine rotor 41, for example.

なお、導入管120に供給された冷却媒体は、第1の実施の形態の導入管70から空間94に供給された冷却媒体の作用と同様である(図4参照)。導入管120から空間94に導入される冷却媒体の流量は、制御部が、接合部111の温度を検知する温度検知装置からの検知信号に基づいて、流量調整弁124の開度を設定することで調整される。そして、空間94に導入された冷却媒体は、図7および図8に示すように、排出管125に排出される。   The operation of the cooling medium supplied to the introduction pipe 120 is the same as that of the cooling medium supplied to the space 94 from the introduction pipe 70 of the first embodiment (see FIG. 4). The flow rate of the cooling medium introduced into the space 94 from the introduction pipe 120 is determined by the control unit setting the opening degree of the flow rate adjustment valve 124 based on a detection signal from a temperature detection device that detects the temperature of the joint 111. It is adjusted by. Then, the cooling medium introduced into the space 94 is discharged to the discharge pipe 125 as shown in FIGS.

ここで、排出管125の下流端は、例えば、排出管125から導入される冷却媒体によって熱応力による割れなどを生じない温度の作動流体が流れる配管に連結される。排出管125の下流端は、例えば、排出管125を流れる冷却媒体の温度と同じ程度の温度、または排出管125を流れる冷却媒体の温度よりも低い温度の作動流体が流れる部位に連結されている。なお、排出管125を流れる冷却媒体の圧力は、冷却媒体が導入される部位を流れる作動流体の圧力よりも高い。これによって、作動流体の排出管125への流入を防止できる。   Here, the downstream end of the discharge pipe 125 is connected to, for example, a pipe through which a working fluid having a temperature that does not cause cracking due to thermal stress due to a cooling medium introduced from the discharge pipe 125 flows. The downstream end of the discharge pipe 125 is connected to, for example, a portion where a working fluid having a temperature similar to the temperature of the cooling medium flowing through the discharge pipe 125 or a temperature lower than the temperature of the cooling medium flowing through the discharge pipe 125 flows. . The pressure of the cooling medium flowing through the discharge pipe 125 is higher than the pressure of the working fluid flowing through the portion where the cooling medium is introduced. This can prevent the working fluid from flowing into the discharge pipe 125.

次に、軸流タービン11が停止しているときについて説明する。   Next, a case where the axial flow turbine 11 is stopped will be described.

軸流タービン11が停止しているときには、図7に示した補助供給源としての機能を有する供給源52および供給源122を駆動する。   When the axial flow turbine 11 is stopped, the supply source 52 and the supply source 122 having the function as the auxiliary supply source shown in FIG. 7 are driven.

供給源52から供給された冷却媒体は、導入管51を通り、導入管50に流入する。導入管50に流入後の冷却媒体の作用は、上記した軸流タービン11が作動しているときと同様である。   The cooling medium supplied from the supply source 52 flows into the introduction pipe 50 through the introduction pipe 51. The function of the cooling medium after flowing into the introduction pipe 50 is the same as when the above-described axial flow turbine 11 is operating.

供給源122から供給された冷却媒体は、導入管121を通り、導入管120に流入する。導入管120に流入後の冷却媒体の作用は、上記した軸流タービン11が作動しているときと同様である。   The cooling medium supplied from the supply source 122 flows into the introduction pipe 120 through the introduction pipe 121. The function of the cooling medium after flowing into the introduction pipe 120 is the same as when the above-described axial flow turbine 11 is operating.

上記した第2の実施の形態の軸流タービン11によれば、ケーシング冷却系統と接合部冷却系統とを備えることで、各系統を独立して制御することができる。また、これらの系統から冷却媒体を軸流タービン11に導入することで、軸流タービン11の作動時において、外部ケーシング20や接合部111を冷却することができる。   According to the axial flow turbine 11 of the second embodiment described above, by providing the casing cooling system and the joint cooling system, each system can be controlled independently. In addition, by introducing the cooling medium into the axial turbine 11 from these systems, the outer casing 20 and the joint 111 can be cooled when the axial turbine 11 operates.

また、ケーシング冷却系統および接合部冷却系統のそれぞれに補助供給源としての機能を有する供給源52、122を備えることで、軸流タービン11が停止した状態においても、外部ケーシング20や接合部111を冷却することができる。   In addition, by providing the supply sources 52 and 122 having a function as an auxiliary supply source to each of the casing cooling system and the joint cooling system, even when the axial turbine 11 is stopped, the outer casing 20 and the joint 111 can be connected. Can be cooled.

以上説明した実施形態によれば、作動時および停止後において外部ケーシングを確実に冷却することが可能となる。   According to the embodiment described above, it is possible to reliably cool the outer casing during operation and after stopping.

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。   Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are provided by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These new embodiments can be implemented in other various forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and their equivalents.

10、11…軸流タービン、20…外部ケーシング、20a、20b、46、82…管形状部、21、62…内面、22、63…段部、23…導入口、30、30a、30b、30c、33…内部ケーシング、30d、33a…環状壁、31、32、38、39…空間、33b…連通孔、34…隙間、35…トランジションピース、40…動翼、41…タービンロータ、42…静翼、43…シール部、44…ノズルボックス、45…環状通路、50、51、70、71、110、120、121…導入管、50a…出口、52、72、122…供給源、53、73、123…連結部、54、74、77、124、126…流量調整弁、55、60、75、76、125…排出管、61、111…接合部、64…溝部、65…排出口、80、130…排気室、81…環状通路、83…スリーブ、84…シールリング、90…管状部材、91…外面、92…フランジ部、92a…平面、93…突条部、94、95…空間、100…誘導部材、101…側壁、102…天板。   10, 11: axial turbine, 20: outer casing, 20a, 20b, 46, 82: tubular shape, 21, 62: inner surface, 22, 63: step, 23: inlet, 30, 30a, 30b, 30c 33, inner casing, 30d, 33a annular wall, 31, 32, 38, 39 space, 33b communication hole, 34 gap, 35 transition piece, 40 rotor blade, 41 turbine rotor, 42 static Blades, 43: seal portion, 44: nozzle box, 45: annular passage, 50, 51, 70, 71, 110, 120, 121: introduction pipe, 50a: outlet, 52, 72, 122: supply source, 53, 73 , 123 ... connecting part, 54, 74, 77, 124, 126 ... flow control valve, 55, 60, 75, 76, 125 ... discharge pipe, 61, 111 ... joint, 64 ... groove, 65 ... discharge port, 80 , 1 0: exhaust chamber, 81: annular passage, 83: sleeve, 84: seal ring, 90: tubular member, 91: outer surface, 92: flange portion, 92a: flat surface, 93: ridge portion, 94, 95: space, 100 ... guide member, 101 ... side wall, 102 ... top plate.

Claims (15)

外部ケーシングと、
前記外部ケーシングの内部に備えられた内部ケーシングと、
前記内部ケーシングに貫設されたタービンロータと、
前記タービンロータに植設された動翼と、
前記内部ケーシングの内側に設けられた支持部材に支持され、タービンロータ軸方向に前記動翼と交互に配置された静翼と
を備えた軸流タービンであって、
前記軸流タービンの運転中に、前記外部ケーシングと前記内部ケーシングとの間に冷却媒体を導入する第1の導入管と、
前記第1の導入管に連結され、冷却媒体が導入される第2の導入管と、
前記第1の導入管へ冷却媒体を供給する供給源とは別体であり、前記軸流タービンの運転停止中に、前記第2の導入管へ冷却媒体を供給する第1の補助供給源と
を具備することを特徴とする軸流タービン。
An outer casing,
An inner casing provided inside the outer casing,
A turbine rotor penetrating the inner casing;
Rotor blades implanted in the turbine rotor,
Stationary blades supported by a support member provided inside the inner casing and alternately arranged with the rotor blades in the turbine rotor axial direction;
An axial flow turbine comprising:
A first inlet pipe for introducing a cooling medium between the outer casing and the inner casing during operation of the axial turbine ;
A second introduction pipe connected to the first introduction pipe and introducing a cooling medium;
A first auxiliary supply source for supplying a cooling medium to the second introduction pipe while the operation of the axial turbine is stopped ; An axial flow turbine comprising:
前記外部ケーシングに設けられ、前記第1の導入管から導入された冷却媒体を排出する第1の排出管を具備することを特徴とする請求項1記載の軸流タービン。   The axial flow turbine according to claim 1, further comprising a first discharge pipe provided in the outer casing and configured to discharge the cooling medium introduced from the first introduction pipe. 前記外部ケーシングに溶接接合され、前記軸流タービンから排出される作動流体が内部を流れる作動流体排出管と、
前記外部ケーシングと前記作動流体排出管との溶接接合部を内側から冷却する冷却媒体を導入する第3の導入管と、
前記第3の導入管に連結され、冷却媒体が導入される第4の導入管と、
前記第3の導入管へ冷却媒体を供給する供給源とは別体であり、前記第4の導入管へ冷却媒体を供給する第2の補助供給源と
を具備することを特徴とする請求項2記載の軸流タービン。
A working fluid discharge pipe that is welded to the outer casing and through which the working fluid discharged from the axial turbine flows.
A third inlet pipe for introducing a cooling medium for cooling a welded joint between the outer casing and the working fluid discharge pipe from the inside;
A fourth introduction pipe connected to the third introduction pipe and introducing a cooling medium;
The supply source for supplying a cooling medium to the third introduction pipe is provided separately, and a second auxiliary supply source for supplying a cooling medium to the fourth introduction pipe is provided. 3. The axial turbine according to 2.
前記作動流体排出管に連結され、前記第3の導入管から導入された冷却媒体を排出する第2の排出管を備え、
前記第3の導入管が、前記作動流体排出管と接合された前記外部ケーシングに連結されていることを特徴とする請求項3項記載の軸流タービン。
A second discharge pipe connected to the working fluid discharge pipe and discharging the cooling medium introduced from the third introduction pipe;
The axial turbine according to claim 3, wherein the third inlet pipe is connected to the outer casing joined to the working fluid discharge pipe.
前記作動流体排出管と接合された前記外部ケーシングに連結され、前記第3の導入管から導入された冷却媒体を排出する第2の排出管を備え、
前記第3の導入管が、前記作動流体排出管に連結されていることを特徴とする請求項3項記載の軸流タービン。
A second discharge pipe connected to the outer casing joined to the working fluid discharge pipe and configured to discharge the cooling medium introduced from the third introduction pipe;
The axial turbine according to claim 3, wherein the third inlet pipe is connected to the working fluid discharge pipe.
前記第1の排出管の下流端と前記第2の排出管の下流端とが連結して第3の排出管を構成していることを特徴とする請求項4または5項記載の軸流タービン。   The axial turbine according to claim 4 or 5, wherein a downstream end of the first exhaust pipe and a downstream end of the second exhaust pipe are connected to form a third exhaust pipe. . 前記外部ケーシングに溶接接合され、前記軸流タービンへ導入される作動流体が内部を流れる作動流体導入管と、
前記外部ケーシングと前記作動流体導入管との溶接接合部を内側から冷却する冷却媒体を導入する第5の導入管と、
前記第5の導入管に連結され、冷却媒体が導入される第6の導入管と、
前記第5の導入管へ冷却媒体を供給する供給源とは別体であり、前記第6の導入管へ冷却媒体を供給する第3の補助供給源と
を具備することを特徴とする請求項1記載の軸流タービン。
A working fluid introduction pipe welded to the outer casing and through which a working fluid introduced into the axial flow turbine flows;
A fifth introduction pipe for introducing a cooling medium for cooling a weld joint between the outer casing and the working fluid introduction pipe from the inside,
A sixth introduction pipe connected to the fifth introduction pipe and introducing a cooling medium;
The supply source for supplying a cooling medium to the fifth introduction pipe is separate from the supply source, and a third auxiliary supply source for supplying a cooling medium to the sixth introduction pipe is provided. 2. The axial flow turbine according to 1.
前記作動流体導入管に連結され、前記第5の導入管から導入された冷却媒体を排出する第4の排出管を備え、
前記第5の導入管が、前記作動流体導入管と接合された前記外部ケーシングに連結されていることを特徴とする請求項7項記載の軸流タービン。
A fourth discharge pipe connected to the working fluid introduction pipe and discharging the cooling medium introduced from the fifth introduction pipe;
The axial turbine according to claim 7, wherein the fifth introduction pipe is connected to the outer casing joined to the working fluid introduction pipe.
前記作動流体導入管と接合された前記外部ケーシングに連結され、前記第5の導入管から導入された冷却媒体を排出する第4の排出管を備え、
前記第5の導入管が、前記作動流体導入管に連結されていることを特徴とする請求項7項記載の軸流タービン。
A fourth discharge pipe connected to the outer casing joined to the working fluid introduction pipe and configured to discharge the cooling medium introduced from the fifth introduction pipe;
The axial flow turbine according to claim 7, wherein the fifth introduction pipe is connected to the working fluid introduction pipe.
前記外部ケーシングと前記内部ケーシングとの間に導入される冷却媒体の圧力が、前記内部ケーシング内を流れる作動流体の圧力よりも高いことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項記載の軸流タービン。   The pressure of a cooling medium introduced between the outer casing and the inner casing is higher than a pressure of a working fluid flowing in the inner casing. Axial turbine. 前記外部ケーシングと前記内部ケーシングとの間に導入される冷却媒体の温度が、前記外部ケーシングの温度よりも低く、前記内部ケーシングに生じる熱応力が許容範囲内となる冷却媒体の最低温度以上であることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項記載の軸流タービン。   The temperature of the cooling medium introduced between the outer casing and the inner casing is lower than the temperature of the outer casing, and is equal to or higher than the lowest temperature of the cooling medium in which the thermal stress generated in the inner casing is within an allowable range. The axial flow turbine according to any one of claims 1 to 10, wherein: 前記第1の排出管が冷却媒体の流量を調整する流量調整装置を備えることを特徴とする請求項2乃至5のいずれか1項記載の軸流タービン。   The axial flow turbine according to any one of claims 2 to 5, wherein the first exhaust pipe includes a flow rate adjusting device that adjusts a flow rate of the cooling medium. 前記第2の排出管が冷却媒体の流量を調整する流量調整装置を備えることを特徴とする請求項4または5記載の軸流タービン。   The axial flow turbine according to claim 4, wherein the second exhaust pipe includes a flow rate adjusting device that adjusts a flow rate of the cooling medium. 前記第3の排出管が冷却媒体の流量を調整する流量調整装置を備えることを特徴とする請求項6記載の軸流タービン。   The axial flow turbine according to claim 6, wherein the third discharge pipe includes a flow rate adjusting device that adjusts a flow rate of the cooling medium. 前記第4の排出管が冷却媒体の流量を調整する流量調整装置を備えることを特徴とする請求項8または9記載の軸流タービン。   The axial flow turbine according to claim 8 or 9, wherein the fourth discharge pipe includes a flow rate adjusting device for adjusting a flow rate of the cooling medium.
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