特許 5850805 蒸気タービンの排気室およびその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5850805

(24)【登録日】2015年12月11日

(45)【発行日】2016年2月3日

(54)【発明の名称】蒸気タービンの排気室およびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   F01D 25/30 20060101AFI20160114BHJP

【ＦＩ】

   F01D25/30 B

   F01D25/30 A

【請求項の数】8

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2012-143679(P2012-143679)

(22)【出願日】2012年6月27日

(65)【公開番号】特開2014-5813(P2014-5813A)

(43)【公開日】2014年1月16日

【審査請求日】2015年1月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】514030104

【氏名又は名称】三菱日立パワーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】水見 俊介

(72)【発明者】

【氏名】緒方 康二

(72)【発明者】

【氏名】工藤 健

【審査官】 橋本 敏行

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−２００８１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０８３８０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３０７７３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０８６０１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−２２２９５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２３３１５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２２６４２８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｄ１３／００−１５／１２

２３／００−２５／３６

Ｆ０２Ｃ１／００−９／５８

Ｆ２３Ｒ３／００−７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

タービンロータを内包する排気室内部ケーシングと、タービンロータに固定された最終段落を構成する動翼の下流に、前記排気室内部ケーシングの外周部に連続して設置された環状のフローガイドと、前記排気室内部ケーシングおよび前記フローガイドを取り囲む排気室外部ケーシングとを備え、タービンを駆動させた後の排気を下方の復水器に導く蒸気タービンの排気室であって、
前記フローガイドはロータ軸中心を通る水平接続面で上半側フローガイドと下半側フローガイドとに分けられて構成され、
前記上半側フローガイドのガイド面および前記下半側フローガイドのガイド面は、それぞれ単一かつ互いに異なる形状の曲線を、ロータ軸を中心に回転して成る曲面で構成され、
前記上半側フローガイドと前記下半側フローガイドの接続部に水平方向に形成された隙間を前記水平接続面に沿って閉塞する閉塞部材を前記上半側フローガイドと前記下半側フローガイドのいずれか一方に備えることを特徴とする蒸気タービンの排気室。

【請求項2】

前記閉塞部材および前記フローガイドは、前記閉塞部材の前記フローガイドへの取り付け位置を調整可能な閉塞部材取付手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の蒸気タービンの排気室。

【請求項3】

前記閉塞部材取付手段は、前記閉塞部材に設けられたボルトと、前記フローガイドに、タービン周方向に長手方向を合わせて形成された矩形のボルト穴と、前記ボルトに嵌め合わされる締結部材とを備えることを特徴とする請求項２に記載の蒸気タービンの排気室。

【請求項4】

前記閉塞部材は、前記上半側フローガイドおよび前記下半側フローガイドのうち、ガイド面を構成する曲面の平均曲率半径が小さい方のフローガイド表面部に設置されていることを特徴とする請求項１に記載の蒸気タービンの排気室。

【請求項5】

前記閉塞部材は、設置する前記フローガイドのガイド面と同曲率の円弧をロータ軸を中心に回転させて作った設置面と、前記隙間を閉塞する水平接続面に平行な面とを有し、前記水平接続面に平行な面から反対側の先端に向かって徐々に幅が減じるように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の蒸気タービンの排気室。

【請求項6】

前記閉塞部材は、前記上半側フローガイドおよび前記下半側フローガイドのうち、ガイド面を構成する曲面の平均曲率半径が大きい方のフローガイド背面部に設置されていることを特徴とする請求項１に記載の蒸気タービンの排気室。

【請求項7】

前記閉塞部材は、前記水平面に平行に取り付けられた板状部材であることを特徴とする請求項６に記載の蒸気タービンの排気室。

【請求項8】

タービンロータを内包する排気室内部ケーシングと、タービンロータに固定された最終段落を構成する動翼の下流に、前記排気室内部ケーシングの外周部に連続して設置された環状のフローガイドと前記排気室内部ケーシングおよび前記フローガイドを取り囲む排気室外部ケーシングとを備え、タービンを駆動させた後の排気を下方の復水器に導く蒸気タービンの排気室の製造方法であって、
ロータ軸中心を通る水平接続面で上半側フローガイドと下半側フローガイドに分けて構成され、前記上半側フローガイドと前記下半側フローガイドはそれぞれ単一かつ互いに異なる形状の曲線を、ロータ軸を中心に回転して成る曲面で構成されたガイド面を有する前記フローガイドを前記排気室内部ケーシングの外周部に設け、
前記上半側フローガイドと前記下半側フローガイドの接続部に水平方向に形成された隙間を前記水平接続面に沿って塞ぐ閉塞部材を前記上半側フローガイドと前記下半側フローガイドのいずれか一方に設けることを特徴とする蒸気タービンの排気室の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、蒸気タービンの排気室構造に関する。

【背景技術】

【0002】

ボイラ等の蒸気発生器が発生する蒸気でタービンを回転して発電する発電プラントは、一般に高圧タービンや低圧タービンなど、蒸気圧力に応じた複数のタービンで構成されている。高圧タービンから低圧タービンまで順に通過し回転仕事を終えた蒸気は、最終的に復水器に導入され、そこで凝縮して復水となり、再度蒸気発生器に還流する。

【0003】

高・中・低圧タービン各々の出口直後には、排気室と呼ばれる蒸気の流路部があり、一般に、急激な流れの転向を伴う形状を有するため、蒸気の流れを乱し圧力損失を生じやすい。特に、低圧タービンの出口から復水器にかけての蒸気流路である低圧排気室における圧力損失は、プラント性能に与える影響が大きいため、この圧力損失を低減することは重要である。

【0004】

実際、近年の低圧排気室の多くでは、下流側に向かって蒸気流路を滑らかに広げたディフューザ流路構造が採用されている。ディフューザ流路で滑らかに蒸気を膨張させることにより、蒸気の運動エネルギを圧力のエネルギに変換することをディフューザ効果と呼ぶ。そのディフューザ効果を利用して、下流側の圧力を上流側より高い状態に回復させることを目指した、積極的な排気室の性能改善が図られている。

【0005】

ディフューザ効果が有効に発揮された場合、低圧タービンの出口圧力を低くすることができるので、その結果、タービン出入口間における蒸気の圧力差が大きくなり、高い出力でタービンを運転できる。

【0006】

ディフューザ流路は、低圧タービン最終段の出口部に取り付けられたフローガイドと呼ばれる環状の部材と、ロータや軸受側の壁面とで挟まれた流路として構成され、特に、フローガイドの形状を様々に工夫することにより性能向上が図られている。この種の排気室としては、例えば特開２００５−２３３１５４号公報（特許文献１）や特開２００６−２８３５８７号公報（特許文献２）において報告されている。それらでは、ディフューザ流路を構成するフローガイドや軸受コーンを、低圧車室の形状に応じて上下半で非対称に構成することによる高性能化方法を提案している。

【0007】

また一方で、実機運転中に設計通りの性能が得られるように工夫した例もある。例えば特開２０１１−２２６４２８号公報（特許文献３）では、フローガイドの製造・組み立て時誤差により半割り分割部に隙間が生じた場合に、そこからの漏れ蒸気による主流の乱れを起因とする性能低下の抑制構造を提案している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２００５−２３３１５４号公報

【特許文献2】特開２００６−２８３５８７号公報

【特許文献3】特開２０１１−２２６４２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

一般的に、蒸気タービンの低圧排気室は、その内部に多くの部材を含むため、内部の蒸気流は周方向に必ずしも対称的ではない。とりわけ、大型のタービンで採用されている下方排気型の排気室では、排気室形状と流れ場の非対称性は顕著である。そのため最適なディフューザ流路を構成するフローガイドも、理想的には周方向に異なる曲率半径と先端部延長長さを持った形状となる（特許文献１、特許文献２）。しかしながら実際には、周方向に異なる曲率半径を持つ３次元的な曲面で構成されたフローガイドを高精度に製作することは大変困難であり、また単一曲率半径で作られたフローガイドに比べ多大なコスト増となる問題がある。

【0010】

ところで、一般的にフローガイド上の段差や隙間などの不連続面は性能劣化の原因と考えられており、従来技術（特許文献１、特許文献２）においても基本的に周方向に連続かつ、隙間の無いフローガイドが想定されているが、このことによりフローガイド形状の選択に大きな制約が生じるという問題もある。

【0011】

なお、フローガイド上の隙間の悪影響防止策に対しては、（特許文献３）において検討がされており、確かに製造・組み立て時誤差程度の比較的小さな隙間に対しては有効であると考えられる。しかしながら、接続面の上下半で大きく異なる曲率半径のフローガイドを用いようとした場合など、大きな隙間に対しては有効ではない。

【0012】

そこで本発明の目的は、現状の製造・組み立て精度を変更することなく、排気室構造とその流れ場の特徴を生かしたフローガイド構成とし、高いディフューザ効果を発揮させることにより、低コストでタービンプラント効率を向上させることができる蒸気タービンの排気室を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0013】

上記課題を解決するため、本願発明は、タービンロータを内包する排気室内部ケーシングと、タービンロータに固定された最終段落を構成する動翼の下流に、排気室内部ケーシングの外周部に連続して設置された環状のフローガイドと、排気室内部ケーシングおよびフローガイドを取り囲む排気室外部ケーシングとを備え、タービンを駆動させた後の排気を下方の復水器に導く蒸気タービンの排気室において、フローガイドをロータ軸中心を通る水平接続面で上半側フローガイドと下半側フローガイドとに分けて構成し、上半側フローガイドのガイド面および下半側フローガイドのガイド面を、それぞれ単一かつ互いに異なる形状の曲線を、ロータ軸を中心に回転して成る曲面で構成し、上半側フローガイドと下半側フローガイドの接続部に水平方向に形成された隙間を水平接続面に沿って閉塞する閉塞部材を上半側フローガイドと下半側フローガイドのいずれか一方に設けた。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、現状の製造・組み立て精度を変えることなく、排気室構造とその流れ場の特徴を生かしたフローガイド構成とし、高いディフューザ効果を発揮させることができるため、低コストでタービンプラント効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】蒸気タービンの排気装置の基本構造を模式的に表す側断面図である。

【図2】図１中のＩ−Ｉ断面による断面図である。

【図3】排気室内におけるディフューザ流路部上半および、タービン最終段落周囲を模式的に表す側断面図である。

【図4】ディフューザ流路の構成要素の一つであるフローガイドの従来型典型例を軸方向から見た図である。

【図5】ディフューザ流路の構成要素の一つであるフローガイドの従来型典型例を側面から見た図である。

【図6】本発明に係る第１の実施形態を示す軸方向正面図である。

【図7】本発明に係る第１の実施形態を示す側面図である。

【図8】本発明に係る第２の実施形態を示す軸方向正面図である。

【図9】本発明に係る第２の実施形態を示す側面図である。

【図10】低性能の従来型低圧排気室内部流れ解析結果の流線図である。（簡単のため、流線は半面のみ表示。濃淡は流線の始点の違いを示す。）

【図11】高性能の従来型低圧排気室内部流れ解析結果の流線図である。（簡単のため、流線は半面のみ表示。濃淡は流線の始点の違いを示す。）

【図12】フローガイド接続部カバーの一例を説明する説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明のタービン排気装置を実施するための形態について、適宜図を参照して詳細に説明する。

【実施例1】

【0017】

以下、本発明の第１の実施形態について図を用いて説明する。本発明の理解を容易にするため、最初に従来のタービン排気室の構造について図１から図５を用いて説明した後、本実施形態に係るタービン排気室の構造について図６乃至図７を用いて説明する。

【0018】

図１は低圧タービン排気室の基本構造を模式的に表す側断面図、図２は図１中のＩ−Ｉ断面による断面図である。図２において、ベアリングコーン３は説明のため図示を省略している。

【0019】

図１及び図２に図示したタービン排気室１０１は、タービンロータ１を駆動させた後の排気を下方の復水器（図示せず）に導くものである。このタービン排気室１０１は、タービンロータ１を内包する排気室内部ケーシング２、タービンロータ１を支承する軸受（図示せず）を取り囲むように設置されたベアリングコーン３、タービンロータ１に固定された最終段落を構成する動翼１０の下流に、排気室内部ケーシング２の外周部に連続して設置された環状のフローガイド６、さらにこれら全てを取り囲むように形成された排気室外部ケーシング５を備えている。タービン排気室１０１は、排気室外部ケーシング５の下方に開口している排気室出口４を通じて下方の復水器と連結されている。前記ベアリングコーン３の外周壁面とフローガイド６の壁面および排気室外部ケーシング５の内壁面は、最終段動翼出口環帯１１より排出された蒸気を、圧力回復を図りながら滑らかに下方の復水器に導く環状のディフューザ流路を形成している。

【0020】

図３は、タービン最終段落およびディフューザ流路周辺の詳細断面図である。上記排気室内部ケーシング２は、その内周側にダイヤフラム外輪１４とダイヤフラム内輪１３によって支持される静翼１２を備えており、タービンロータ１に設置された動翼（動翼１０のみ図示）とともにタービン段落を形成している。一般に排気室内部ケーシングの内周側には、静翼の取り付け部であるダイヤフラム外輪１４とダイヤフラム内輪１３（全体は図示せず）が環状に設けられている。環状に配置された静止側のダイヤフラム内輪１３と回転側のタービンロータ１は適当な間隙を介して対向している。ロータ中心軸２０周りに回転するタービンロータ１とダイヤフラム内輪１３との間には、排気の漏洩を防ぐシール３０が設けられている。また、ベアリングコーン３の内周側の空間には、タービンロータ１を支承する軸受３１が設置されている。

【0021】

ディフューザ流路の構成要素の一つであるフローガイド６は、通常は上半側フローガイド７と下半側フローガイド８として別々に製造され、現場で組み上げられた後、一体のフローガイド６として機能する。

【0022】

説明を容易にするため、以下便宜的にフローガイド６の壁面のうち、タービン出口排気がディフューザ流路流入直後に接触するロータ側の壁面をフローガイド表面部と呼び、
フローガイド６を構成する上半側フローガイド７および下半側フローガイド８の表面部をそれぞれ上半側フローガイド表面部７ａおよび下半側フローガイド表面部８ａとして定義する。同様に、フローガイド表面部に対してその裏側の壁面をフローガイド背面部と呼び、上半側フローガイド７および下半側フローガイド８の背面部をそれぞれ上半側フローガイド背面部７ｂおよび下半側フローガイド背面部８ｂとして定義する。

【0023】

図４は、従来型のフローガイド６を軸方向から見た図であり、また図５は、そのフローガイド６を側面から見た図である。前述のように、通常、フローガイド６は上下半別々に製造されるが、その際水平接続面９で可能な限り隙間が生じないように設計される。これは主に次の理由による。
タービン最終段動翼から排出された蒸気流は、ディフューザ流路部を通過する際、フローガイド６の表面部側で加速される。その結果フローガイド６の表面側圧力は、周囲に比べ低い状態になる。一方、フローガイド裏側の領域は、一般に流れが淀んだ状態となっているため、周囲よりも圧力が高い状態となっている。そのため、フローガイド６上に隙間が存在すると、その隙間からフローガイド裏側の蒸気が表面の主流側に噴出し、ディフューザ流路での流れを乱し混合損失を発生させ、想定ほどの性能が得られない可能性が高い。

【0024】

ところで、課題の項で説明したように、最適なディフューザ流路を構成するフローガイドは、理想的には周方向に異なる曲率半径を持った形状となるが、３次元的に複雑な曲線で構成された形状となるため、製造が困難であり非常にコスト高となる。したがって通常は、単一の曲線をロータ軸中心で回転させてできる軸対象な曲面の一部として設計されるが、このことにより、設計自由度が制限され、更なる高性能化の妨げとなっている。
本発明は、上記したような問題点を解決するものである。

【0025】

本発明の第１の実施形態を図６乃至図７を用いて説明する。図６は、本発明に係る第１の実施形態を示すフローガイド６の軸方向正面図であり、また図７は、その側面図である。

【0026】

本実施例では、蒸気タービンの低圧排気室であって排気室内部ケーシングの外周部に延長して設置されるフローガイド６は、ロータ軸中心を通る水平接続面で上下半に分割可能なフローガイドで構成される。それら上半側フローガイド７および下半側フローガイド８のガイド面は、それぞれが単一かつ上下半で互いに異なる形状の曲線を、ロータ軸を中心に回転して成る曲面で構成される。さらに、上半側フローガイド７および下半側フローガイド８のいずれか一方の水平接続面近傍端に、この水平接続面に平行な面を持つ閉塞部材（フローガイド接続部カバー４０）を備えた構成をとる。

【0027】

上下半のフローガイド面を構成する曲線の平均曲率半径は、排気室を構成する外部ケーシング５や内部ケーシング２の寸法等の違いにより、上半側が大きい場合も下半側が大きい場合もある。第１の実施形態を示す図６および図７は、下半側フローガイド８の平均曲率半径が上半側フローガイド７の平均曲率半径よりも大きい場合の一例である。

【0028】

この場合、上下半フローガイドの水平接続面に平行な面を持つ閉塞部材（フローガイド接続部カバー４０）は、フローガイド面を構成する曲線の平均曲率半径が大きい方の下半側フローガイド背面部８ｂに設置される。本実施例においてフローガイド接続部カバー４０は、板状部材の一辺を下半側フローガイド背面部８ｂに沿うように切断・加工した部材で構成されており、フローガイド接続部に水平方向に形成された隙間を埋めるように、平面を水平接続面に沿わせて下半側フローガイド背面部８ｂに取り付け、リベット、ボルト締め、あるいは溶接などにて固定される。

【0029】

このフローガイド接続部カバー４０は、事前に工場にてフローガイド６に取り付けて置くと現地組み立てが容易ではあるが、現地で取り付け位置の微調整が可能な構成にしておくと、製造・組み立て誤差の影響を解消でき、より一層望ましい。フローガイド接続部カバー４０は、フローガイド接続部に水平方向に形成された隙間を塞ぎ、隙間流れによるディフューザ性能の劣化を防止する部材であるため、形状は特にこの例に限定されるものではなく、接続部に形成された隙間を塞ぐ形状であれば良い。

【0030】

ところで本実施例の構成を採った場合、上下半フローガイドの水平接続面に大きな段差が生じることになるが、このことによる性能への悪影響は殆どない。これを図１０および、図１１を用いて説明する。

【0031】

図１０は低性能の従来型低圧排気室に対する内部流れ解析結果の流線図である。図では簡単のため、流線は半面のみの表示としている。また、図の濃淡は流線の始点の違いを示すものであり、これにより流れ場の様子を視覚的に理解し易くしている。一方図１１は、高性能の従来型低圧排気室に対する内部流れ解析結果の流線図であり、表示方法は図１０と同様である。図１０および、図１１から分かるように、流れ場の様子と低圧排気室の圧力回復性能には強い相関があり、比較的高性能を示す排気室では、ディフューザ流路を通過する蒸気は、概ね放射状に流れる。

【0032】

本発明は、従来手法により高性能化が図られた低圧排気室を、更に高性能化するための技術である。そのため、大きな段差が生じる上下半フローガイドの水平接続面での流れ場は、図１１に矢印５１で示したように概略水平である。したがって、この段差に直交する方向の流れ成分は無視できるため、性能への影響を心配する必要がない。本実施例のタービン排気室構造によれば、上下半のフローガイドを、低圧排気室を構成する内外ケーシングの寸法などに応じて、個別に適切な形状（フローガイドを形成する曲線）を選択することが可能であるため、回転軸対称な曲面で構成されたフローガイドを用いた場合よりも高い圧力回復性能が得られる。

【0033】

また、上下半それぞれのフローガイドは、周方向に対称な曲面で構成されているため、従来手法と同一の製造方法で製作でき、これによるコストの増加は生じない。

【0034】

また、上下半のフローガイド面を構成する曲線の曲率半径が異なることにより上下半フローガイドの水平接続面で水平方向に生じる隙間は、フローガイド接続部カバー４０により塞がれるので、隙間流れによる性能劣化の心配はない。

【0035】

また、このフローガイド接続部カバー４０は極小規模の部品であり、製造も容易であるため、これを採用することによるコスト増は小さい。さらに、加工・組み立て精度による影響も、現地据付時に取り付け位置を微調整できる構造を採用すれば問題ない。

【0036】

また、上下半フローガイドの水平接続面で生じる段差も、この段差に直交する方向の流れ成分は無視できるため、性能への影響を心配する必要がない。

【0037】

以上、本実施例のタービン排気室構造は、ＣＦＤ解析結果から得られた知見に基づいて考案したものであり、その効果を従来技術と比較して、より確実に期待できる。

【0038】

従って、本実施例のタービン排気室構造によれば、現状の製造・組み立て精度を変更することなく、排気室構造とその流れ場の特徴を生かしたフローガイド構成とし、高いディフューザ効果を発揮させることにより、低コストでタービンプラント効率を向上させることができる。

【実施例2】

【0039】

次に、本発明の第２の実施形態について図８乃至図９を用いて説明する。本実施例は、図８、図９に示したように実施例１で説明した水平接続面に生じる隙間を塞ぐカバー部材を、上下半フローガイドの内、それらフローガイド面を構成する曲線の平均曲率半径が小さい方のフローガイド表面部に設置した点に特徴を有する。

【0040】

本実施例では、上半側フローガイド７の壁面を構成する曲線の平均曲率半径の方が相対的に小さい場合の例を用いているため、フローガイド接続部カバー４１は、上半フローガイド表面部７ａに設置される。

【0041】

図１２にフローガイド接続部カバー４１の一例を示す。フローガイド接続部カバー４１は、上半側フローガイド７のガイド面と同曲率の円弧をロータ軸を中心に回転させて作った面からなる設置面４２、フローガイド表面部を構成するカバー表面４６、フローガイド背面部を構成する底面４５を有する。フローガイド接続部カバー４１の底面４５は、カバー設置時に水平接続面に平行に、かつ接続部に生じる隙間を埋める形状に合わせて形成される。また、フローガイド接続部カバー４１は、カバー設置時にカバー表面４６が上下半フローガイド表面部に比較的滑らかに接続するよう、底面４５側から反対側の先端４７に向かって徐々に幅４８を減じ、先端４７で幅ゼロになるように形成されている。

【0042】

フローガイド接続部カバー４１の上半側フローガイド７への取り付け手段の一例を説明する。上半側フローガイド７に矩形のボルト穴１５をタービン軸方向に複数設ける。それぞれのボルト穴１５は、長手方向をタービン周方向に合わせて設けられる。またフローガイド接続部カバー４１の設置面４２には、ボルト穴１５に通すボルト部４３がボルト穴１５と同数、タービン軸方向に設けられている。ボルト部４３をボルト穴に通しつつ上半側フローガイド７にフローガイド接続部カバー４１を設置する。その際、ボルト穴が周方向に長い矩形に形成されているため、カバーの取り付け位置を周方向に微調整できる。フローガイド接続部カバー４１を設置した後、背面部７ｂ側からボルトをナットとワッシャ等の固定部材４４で固定し、フローガイド接続部カバー４１を上半側フローガイド背面部７ｂに固定する。なお、フローガイド接続部カバー４１の設置面４２は上半側フローガイド７と同曲率の円弧をロータ軸を中心に回転させて作った面であり、フローガイド接続部カバー４１を周方向に移動させても設置面での隙間は生じない。

【0043】

フローガイド接続部カバー４１は、上下半フローガイドの水平接続面に水平方向に生じる隙間を塞ぐことが主目的であるため、その適用範囲は周方向には極狭い範囲で良い。また本実施例では、理想的な条件下の例として、上下半フローガイドを比較的滑らかに接続する部材形状を用いているが、前述のように蒸気はフローガイド上を概略放射状に流れるので周方向の曲率の変化が多少大きくなるカバー形状を用いても性能への影響は殆どない。

【0044】

本実施例のタービン排気室構造によれば、上下半のフローガイドを、低圧排気室を構成する内外ケーシングの寸法などに応じて、個別に適切な形状（フローガイドを形成する曲線）を選択することが可能であるため、回転軸対称な曲面で構成されたフローガイドを用いた場合よりも高い圧力回復性能が得られる。

【0045】

また、上下半それぞれのフローガイドは、周方向に対称な曲面で構成されているため、従来手法と同一の製造方法で製作でき、これによるコストの増加は生じない。

【0046】

また、上下半フローガイドの水平接続面で水平方向に生じる隙間は、フローガイド接続部カバー４１により塞がれるので、隙間流れによる性能劣化の心配はない。

【0047】

また、このフローガイド接続部カバー４１は極小規模の部品であり、製造も容易であるため、これを採用することによるコスト増は小さい。さらに、加工・組み立て精度による影響も、図１２に示した構造等、現地据付時に取り付け位置を微調整できる構造を採用すれば問題ない。

【0048】

また、上下半フローガイドの水平接続面で生じる段差も、この段差に直交する方向の流れ成分は無視できるため、性能への影響を心配する必要がない。

【0049】

以上、本発明は、ＣＦＤ解析結果から得られた知見に基づいて考案したものであり、その効果を従来技術と比較して、より確実に期待できる。

【0050】

従って、本実施例のタービン排気室構造によれば、現状の製造・組み立て精度を変更することなく、排気室構造とその流れ場の特徴を生かしたフローガイド構成とし、高いディフューザ効果を発揮させることにより、低コストでタービンプラント効率を向上させることができる。

【符号の説明】

【0051】

１ タービンロータ
２ 排気室内部ケーシング
３ ベアリングコーン
４ 排気室出口
５ 排気室外部ケーシング
６ フローガイド
７ 上半側フローガイド
７ａ 上半側フローガイド表面部
７ｂ 上半側フローガイド背面部
８ 下半側フローガイド
８ａ 下半側フローガイド表面部
８ｂ 下半側フローガイド背面部
１０ 動翼
１１ 最終段動翼出口環帯
１２ 静翼
１３ ダイヤフラム内輪
１４ ダイヤフラム外輪
１５ ボルト穴
２０ ロータ中心軸
３０ シール
４０、４１ フローガイド接続部カバー
４２ 設置面
４３ ボルト部
４４ 固定部材
５０ 流線
５１ 上下半フローガイドの水平接続面近傍の流れを概略的に示す線
１０１ タービン排気室

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】