特許 6203948 蒸気タービン

(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】6203948

(24)【登録日】2017年9月8日

(45)【発行日】2017年9月27日

(54)【発明の名称】蒸気タービン

(51)【国際特許分類】

   F01D 11/00 20060101AFI20170914BHJP

   F01D 5/06 20060101ALI20170914BHJP

   F01D 25/00 20060101ALI20170914BHJP

   F01D 25/24 20060101ALI20170914BHJP

【ＦＩ】

   F01D11/00

   F01D5/06

   F01D25/00 F

   F01D25/00 J

   F01D25/00 M

   F01D25/24 H

   F01D25/24 P

【請求項の数】6

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2016-518712(P2016-518712)

(86)(22)【出願日】2014年8月12日

(65)【公表番号】特表2017-500465(P2017-500465A)

(43)【公表日】2017年1月5日

(86)【国際出願番号】EP2014067194

(87)【国際公開番号】WO2015043815

(87)【国際公開日】20150402

【審査請求日】2016年7月6日

(31)【優先権主張番号】102013219771.3

(32)【優先日】2013年9月30日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】508008865

【氏名又は名称】シーメンス アクティエンゲゼルシャフト

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(72)【発明者】

【氏名】インゴ・アスマン

(72)【発明者】

【氏名】ティロ・ミュラー

(72)【発明者】

【氏名】ティム・ノイベルク

(72)【発明者】

【氏名】ミヒャエル・シュテーベ

【審査官】 高吉 統久

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−０８９０１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第５２９４３５６（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 米国特許第０３２０６１６６（ＵＳ，Ａ）

【文献】 実開平０４−００８７０３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭５０−０２２９０６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｄ ５／０６

Ｆ０１Ｄ ２５／００

Ｆ０１Ｄ １１／００

Ｆ０１Ｄ ２５／２４

Ｆ０１Ｋ ７／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

タービンケーシング（２）を備えている蒸気タービン（１）であって、前記タービンケーシング（２）が、外壁（３）と、前記タービンケーシング（２）の内部においてタービン軸線（４）の周りに回転可能に取り付けられているタービンシャフト（５）と、第１のタービン部分（１０）と、前記タービンシャフト（５）のアキシアル方向において前記第１のタービン部分（１０）の下流に配置されている少なくとも１つの第２のタービン部分（２０）とを備えており、前記蒸気タービン（１）を通じて導かれる蒸気（４０）についての膨張方向（３０）が、前記第１のタービン部分（１０）から前記第２のタービン部分（２０）に至るまで延在している、前記蒸気タービン（１）において、
前記第１のタービン部分（１０）と前記第２のタービン部分（２０）との間において、シールシェル（６）が、前記外壁（３）の内側（７）に回転不能に配置されており、前記シールシェル（６）が、シール要素（８）を介して前記タービンシャフト（５）に対して密着するように形成されており、
前記第１のタービン部分（１０）の内部には、第１の内部ケーシング（１１）が、前記外壁（３）の前記内側（７）において、前記タービンシャフト（５）に関して回転対称に配置されており、且つ、前記タービンシャフト（５）に対して密着されており、前記第１の内部ケーシング（１１）が、前記タービン軸線（４）に対して垂直に配置されている第１のシール領域（１２）と、前記タービン軸線（４）に対して平行に配置されている第１のブレード領域（１３）とを有しており、前記第１のシール領域（１２）が、前記膨張方向（３０）において、前記第１のタービン部分（１０）を前方部分（１４）と後方部分（１５）とに分割しており、
第１の案内羽根ブレード（１６）が、前記第１のブレード領域（１３）の、前記タービンシャフト（５）に面している内壁に配置されており、前記第１の案内羽根ブレード（１６）に対応している第１のロータブレード（１７）が、前記タービンシャフト（５）に配置されており、
前記第２のタービン部分（２０）の内部には、第２の内部ケーシング（２１）が、前記外壁（３）の前記内側（７）において、前記タービンシャフト（５）に関して回転対称に配置されており、且つ、前記タービンシャフト（５）に対して密着されており、前記第２の内部ケーシング（２１）が、前記タービン軸線（４）に対して垂直に配置されている第２のシール領域（２２）と、前記タービン軸線（４）に対して平行に配置されている第２のブレード領域（２３）とを有しており、前記第２のシール領域（２２）が、前記膨張方向（３０）において、前記第２のタービン部分（２０）を前方部分（２４）と後方部分（２５）とに分割しており、
第２の案内羽根ブレード（２６）が、前記第２のブレード領域（２３）の、前記タービンシャフト（５）に面している内壁に配置されており、前記第２の案内羽根ブレード（２６）に対応している第２のロータブレード（２７）が、前記タービンシャフト（５）に配置されており、
前記第１の内部ケーシング（１１）及び前記第２の内部ケーシング（２１）の前記第１のブレード領域（１３）及び前記第２のブレード領域（２３）それぞれが、前記膨張方向（３０）の反対方向において、前記第１のシール領域（１２）及び前記第２のシール領域（２２）それぞれから延在しており、
新鮮蒸気（４２）が、少なくとも１つの新鮮蒸気配管（４１）を介して、前記タービンケーシング（２）の前記外壁（３）と前記第１の内部ケーシング（１１）の前記第１のブレード領域（１３）とを通じて、前記第１のブレード領域（１３）及び前記第１のシール領域（１２）と前記タービンシャフト（５）と前記第１の案内羽根ブレード（１６）及び前記第１のロータブレード（１７）とによって境界が形成されている領域の内部に案内され、
前記第１のシール領域（１２）と前記第２のシール領域（２２）とが、蒸気（４０）が前記前方部分（１４，２４）それぞれから前記第１のタービン部分（１０）及び前記第２のタービン部分（２０）の前記後方部分（１５，２５）それぞれに至る際に通過する、開口部（１８，２８）それぞれを前記外壁（３）に面している領域に有しており、
低温蒸気（４４）が、少なくとも１つの第１の中間蒸気配管（４３）を介して、前記第１のタービン部分（１０）の前記後方部分（１５）の外部に案内され、
過熱蒸気（４６）が、少なくとも１つの第２の中間蒸気配管（４５）を介して、前記タービンケーシング（２）の前記外壁（３）と前記第２の内部ケーシング（２１）の前記第２のブレード領域（２３）とを通じて、前記第２のブレード領域（２３）及び前記第２のシール領域（２２）と前記タービンシャフト（５）と前記第２の案内羽根ブレード（２６）及び前記第２のロータブレード（２７）とによって境界が形成されている領域の内部に案内され、
前記第２のタービン部分（２０）の前記後方部分（２５）からの排出蒸気（４８）が、前記外壁（３）の内部において、少なくとも１つの蒸気出口配管（４７）を介して、前記タービンケーシング（２）から外部に案内されることを特徴とする蒸気タービン（１）。

【請求項2】

少なくとも１つの第３のブレードが、案内羽根ブレード（６０）を前記外壁（３）の前記内側（７）に備えており、対応するロータブレード（６１）を前記タービンシャフト（５）に備えており、前記第１のタービン部分（１０）の前記後方部分（１５）に配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（１）。

【請求項3】

第４のブレードが、案内羽根ブレード（７０）を前記外壁（３）の前記内側（７）に備えており、対応するロータブレード（７１）を前記タービンシャフト（５）に備えており、前記第２のタービン部分（２０）の前記後方部分（２５）に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の蒸気タービン（１）。

【請求項4】

第３のタービン部分が、前記第２のタービン部分（２０）の前記後方部分（２５）に、又は前記膨張方向（３０）において前記第２のタービン部分（２０）の前記後方部分（２５）の下流に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の蒸気タービン（１）。

【請求項5】

前記第１のタービン部分（１０）が、高圧タービン部分とされ、
前記第２のタービン部分（２０）が、中圧タービン部分又は低圧タービン部分とされることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の蒸気タービン（１）。

【請求項6】

前記第１のシール領域（１２）及び前記第２のシール領域（２２）が、シール要素を介して、前記タービンシャフト（５）に対して密着されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の蒸気タービン（１）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、蒸気タービンに関する。

【背景技術】

【0002】

蒸気発電所では、蒸気が蒸気タービンを動作させるための作動媒体として利用される。加圧された水蒸気が、蒸気ボイラーにおいて生成され、配管を介して蒸気タービンの内部に流入する。蒸気タービンでは、作動媒体のそれ以前に吸収されたエネルギが運動エネルギに変換される。運動エネルギは、例えば発生された機械力を電力に変換する発電機を動作させるために利用される。その後に、膨張及び冷却された蒸気が、熱交換器の熱伝達によって蒸気を凝縮する凝縮器の内部に流入し、加熱、蒸発、その後に過熱するために、ポンプによって液体水として蒸気ボイラーに再び供給される。蒸気動力プロセスにおいて、より大きい最大限の効率を達成するために、蒸気動力プロセスは、現在に至るまで、新鮮蒸気のパラメータを大きくするように発展してきている。高い新鮮蒸気のパラメータが、システムの凝縮点を湿り蒸気範囲に、ひいては分縮に移動させる。

【0003】

一般的なタービンシステムは、最大効率を得るために、少なくとも１つの高圧部分を有している。さらに、中圧部分及び１つ以上の低圧部分が利用可能とされる。低圧部分では、蒸気の温度が非常に急激に降下するので、その結果として、蒸気の分縮が発生する。しかしながら、低圧部分が、蒸気の水分含量が重要である限り非常に影響を受け易い。タービンの低圧部分の蒸気が約８％〜約１０％の水分含量に到達した場合には、低圧部分に流入する前に及び低圧部分においてさらなる膨張が生じる際に、蒸気の水分含量を許容範囲に低減するために測定する必要がある。当該測定のうち一の測定は、蒸気のさらなる再過熱及び／又は乾燥の利用とされる。この測定によって、蒸気は再び再過熱されるので、蒸気発電プロセスの効率が同時に高められる。

【0004】

蒸気を乾燥／再過熱させるために、蒸気の全質量流が、タービンから完全に除去され、中圧部分又は低圧部分に流入する前に再び蒸気ボイラーに供給される。再過熱の際に、蒸気の温度が新鮮蒸気の温度に到達するまで再び上昇するので、膨張終点における水分含量が低下する。その後に、蒸気はタービンシステムに戻される。このような再過熱が無ければ、蒸気タービンシステムは、極端に低い排出蒸気圧力（約５０ミリバール〜約２５ミリバール）で連続的に動作することができない。凝縮された水滴が回転しているタービンブレードに衝突することによってブレードが損傷するからである。

【0005】

マルチケーシング型蒸気タービンシステムの場合には、水蒸気のこのような再過熱／乾燥がタービンセクション同士の間において実施可能である。

【0006】

タービンの流入領域のケーシング材料においては、非常に高温の蒸気によって、その強度特性が非常に弱められるので、当該ケーシング材料は、その内部で支配的な圧力を相殺することができない。限定的な程度ではあるがケーシングを厚肉にすることができる。非常に厚肉のケーシングの場合には、許容できない程に高い熱的に誘導される負荷が、温度変化の結果としてケーシングの壁に発生する。再過熱された蒸気が作用する領域において、同一の温度が支配的になるので、ケーシング材料も非常に弱化される。従って、再過熱機能を具備するタービンシステムは、温度が極めて高いことに起因して不安定な膨張過程における２つの点において、従来技術に基づくシステムと相違する。

【0007】

再過熱機能を具備する単一ケーシング蒸気タービンの場合には、非常に過熱された蒸気が、２カ所においてタービンの内部に導かれる。タービンの外側ケーシングは、発生する温度及び圧力によって２カ所において熱的に大きく充填される。

【0008】

従前、再過熱機能を具備する蒸気タービンは、２つのケーシングを具備するタービンシステムとして設計されていたか、又は低い蒸気パラメータが、単一シェルタービンの外側ケーシングに過剰な負荷が作用しないように利用されていた。

【0009】

しかしながら、しばしば発生する必須パラメータは、単一シェルタービンのケーシングの実現可能なパラメータを超える。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

蒸気タービンの場合における上述の問題に鑑みて、本発明は、負荷を、特に蒸気タービンのタービン外側ケーシングの温度負荷及び圧力負荷を低減するという目的に基づいた。

【課題を解決するための手段】

【0011】

当該目的は、独立請求項１の特徴部分を具備する蒸気タービンによって達成される。本発明のさらなる特徴及び詳細については、従属請求項、発明の詳細な説明、及び図面から明らかとなる。

【0012】

言い換えれば、本発明の目的は、タービンケーシングを備えている蒸気タービンであって、タービンケーシングが、外壁と、タービンケーシングの内部においてタービン軸線の周りに回転可能に取り付けられているタービンシャフトと、第１のタービン部分と、タービンシャフトのアキシアル方向において第１のタービン部分の下流に配置されている少なくとも１つの第２のタービン部分とを備えており、蒸気タービンを通じて導かれる蒸気についての膨張方向が、第１のタービン部分から第２のタービン部分に至るまで延在している、蒸気タービンによって達成される。第１のタービン部分は、好ましくは、高圧タービン部分として構成されており、第２のタービン部分は、好ましくは、低圧タービン部分として構成されている。低圧タービン部分は、また、付随するさらなるタービンケーシングとしても構成されている（マルチフロー）。例えば２つの第２のタービン部分が設けられている場合には、中圧タービン部分が、好ましくは、第１のタービン部分及び１つ以上の低圧タービン部分の下流に配置されており、好ましくは、中圧タービン部分の下流に配置されている。

【0013】

蒸気タービンは、以下の特徴によって特徴づけられている。
− 第１のタービン部分と第２のタービン部分との間において、パーティションとも呼称される付加的なシールシェルが、タービンケーシングと共に回転するようにタービンケーシングに、特にタービン外側ケーシングの内側に配置されている。シールシェルが、例えばブラシシールやラビリンスシールようなシール要素を介してタービンシャフトに向かって密着されている。

【0014】

− 第１のタービン部分の内部には、第１の内部ケーシングが、外壁の内側すなわちタービンシャフトに面している外壁の側面において、タービンシャフトに関して回転対称に配置されており、タービンシャフトに対して密着されている。第１の内部ケーシングが、第１のシール領域を有している。第１のシール領域が、膨張方向に関して、第１のタービン部分を前方部分と後方部分とに分割している。さらに、第１の内部ケーシングが、タービン軸線に対して平行に又は略平行に配置されている第１のブレード領域を有している。

【0015】

− 第１の案内羽根ブレード（１６）が、第１のブレード領域（１３）の、タービンシャフト（５）に面している内壁に配置されている。第１の案内羽根ブレード（１６）に対応している第１のロータブレード（１７）が、タービンシャフト（５）に配置されている。第１の案内羽根ブレードと第１のロータブレードとが第１のブレードドラムを形成している。

【0016】

− 第２のタービン部分の内部には、第２の内部ケーシングが、外壁の内側において、タービンシャフトに関して回転対称に配置されており、タービンシャフト（５）に対して密着されている。第２の内部ケーシングが、膨張方向において第２のタービン部分を前方部分と後方部分とに分割している第２のシール領域を有している。さらに、第２の内部ケーシングは、第２のブレード領域を有している。

【0017】

− 第２の案内羽根ブレードが、第２の内部ケーシングの第２のブレード領域の内壁に配置されており、当該内壁が、タービンシャフトに面している。第２の案内羽根ブレードに対応している第２のロータブレードが、タービンシャフトに配置されている。第２の案内バネブレードと第２のロータブレードとが、第２のブレードドラムを形成している。

【0018】

− 第１の内部ケーシング及び第２の内部ケーシングの第１のブレード領域及び第２のブレード領域それぞれが、膨張方向の反対方向において、第１のシール領域及び第２のシール領域それぞれから延在している。このことは、第１の内部ケーシングの第１のブレード領域が、シールシェルの反対側に面している第１の内部ケーシングの第１のシール領域から離隔するように延在していることを意味する。

【0019】

− 蒸気タービンは、少なくとも１つの新鮮蒸気配管を有しており、新鮮蒸気が、少なくとも１つの新鮮蒸気配管を介して、タービンケーシングの外壁と第１の内部ケーシングの第１のブレード領域とを通じて、第１のブレード領域及び第１のシール領域とタービンシャフトと第１の案内羽根ブレード及び第１のロータブレードとによって境界が形成されている領域の内部に案内される。外壁と第１のブレード領域とが、新鮮蒸気配管に連通している開口部を有している。新鮮蒸気配管は、第１の内部ケーシングに固定されている。新鮮蒸気配管は、タービンケーシングの外壁に形成された開口部を通じて、密封状態で案内される。

【0020】

第１の内部ケーシング及び第２の内部ケーシングは、ウェブを介してタービンケーシングに接続可能とされる。第１の内部ケーシング及び第２の内部ケーシングは、タービンケーシングと一体に、特にモノリシックに形成されていることに留意すべきである。

【0021】

− シール領域が、蒸気が前方部分それぞれからタービン部分の後方部分それぞれに至る際に通過する、開口部それぞれを外壁に面している領域に有している。このことは、開口部が、タービンケーシングの外壁の近傍において、内側ケーシングのシール領域のラジアル方向外側領域に配置されていることを意味する。

【0022】

− 中間蒸気配管が、少なくとも１つの第１の中間蒸気開口部の内部に配置されており、少なくとも１つの第１の中間蒸気開口部が、第１のタービン部分の後方部分の領域において、タービンケーシングの外壁に設けられている。“低温”蒸気が、少なくとも１つの第１の中間蒸気配管を介して、第１のタービン部分の後方部分の外部に案内され、外部に配置された過熱器に供給される。

【0023】

− さらに、さらなる中間蒸気開口部が、タービンケーシングの外壁に設けられている。中間蒸気開口部は、第２のタービンケーシングの領域において外壁に配置されている。過熱蒸気が、中間蒸気開口部を通じて案内されている第２の中間蒸気配管を介して、タービンケーシングの外壁及び第２の内部ケーシングの第２のブレード領域を通じて、第２のブレード領域と第２のシール領域との間の領域の内部に案内される。過熱蒸気は、外部に配置された過熱器から供給される。

【0024】

− さらに、少なくとも１つの蒸気出口開口部又は蒸気出口配管が、タービンケーシングの外壁に設けられている。第２のタービン部分の後方部分からの排出蒸気は、蒸気出口配管を介してタービンケーシングの外部に案内される。

【0025】

再過熱機能を具備するこのタイプの蒸気タービンの場合には、非常に過熱された蒸気が、２つの地点において蒸気タービンの内部に導かれる。

【0026】

蒸気タービンは、新鮮蒸気及び再過熱された蒸気が導入される領域に、２つの内部ケーシングから成る２つのシェル構造を有している。言い換えれば、第１の内部ケーシングは、第１のタービン部分のタービンケーシングの内部に挿置されており、第２の内部ケーシングは、第２の下流のタービン部分のタービンケーシングの内部に挿置されている。第１の内部ケーシングは、タービンケーシングを、特にタービンケーシングの外壁を流入する高温の新鮮蒸気から遮蔽している。第２の内部ケーシングは、タービンケーシングを、特にタービンケーシングの内壁を再過熱された高温の蒸気から遮蔽している。同時に、圧力差が２つの圧力段を隔てているので、内部ケーシングにおける蒸気パラメータが非常に高くなる。

【0027】

再過熱された蒸気が導入される領域に配置されている第２の内部ケーシングは、新鮮蒸気の流入領域において第１の内部ケーシングから分離している独立した部品である。従って、タービンの内部構造と変形可能な形態とされる膨張過程とを設計することができ、蒸気タービン内の推進力が仮想的に完全に相殺されるように、主膨張方向の反対方向において２つの内部ケーシングを配置させることができる。

【0028】

さらに、２つの内部ケーシングの配置及び構成によって、大量の蒸気が２つの内部ケーシングそれぞれのあらゆる側面から流出するので、一様な温度場を確保することができる。従って、タービンケーシングの外壁における一様な温度場によって、当該外壁の湾曲が最小限度に抑えられる。

【0029】

内部ケーシングを自在に配置させることによって、特定の利点が生み出される。タービンの密閉システムが、漏出損失を最小限度に抑えるために最適化されるからである。２つの内部ケーシングの単一の膨張方向は、シールシェルが第１のタービン部分と第２のタービン部分との間に必要とされることを意味する。シールシェルには、低温配管と高温配管との間における圧力差に起因する負荷、及び再過熱による負荷が専ら作用する。従って、シールシェルの領域においては、事実上漏れが発生しない。

【0030】

蒸気タービンでは、第１の内部ケーシングが、蒸気の膨張方向において第１のタービン部分に設けられている。新鮮蒸気は、新鮮蒸気配管を介して第１の内部ケーシングに流入する。第１のブレードは、複数のブレードドラムを有している。第１のブレードドラムそれぞれは、案内羽根とロータブレードとを有している。新鮮蒸気は、蒸気タービンを介して蒸気の主膨張方向の反対方向に膨張される。これにより、２つの良好な効果が発生する。第一に、第１の内部ケーシングは、第１の内部ケーシングの周囲を流れている相対的に低温の蒸気によって冷却され、タービンの全体的な推力が低減される。釣り合い推力が当該領域において発生するからである。さらに、さらなるドラムブレードが、内部ケーシングの下流において第１のタービン部分の後方部分に配置されている。膨張の拡大が、シールシェルによって実質的に阻止される。第１のタービン部分の後方部分における低温の再過熱蒸気は、完全にタービンの外部に案内され、過熱器において、特に蒸気ボイラーにおいて再過熱される。その後に、再過熱された蒸気は、第２のタービン部分における蒸気タービンの内部に戻る。蒸気は、蒸気タービンにおいて非常に高温であるので、単一シェル構造のタービンの強度を上回る。従って、蒸気は、第２の内部ケーシングの内部に導入される。第２の内部ケーシングでは、過熱された蒸気が、タービンケーシングの、特にタービンケーシングの外壁の許容温度に到達するまで膨張する。

【0031】

第１の内部ケーシングの内部の第１のブレードにおける新鮮蒸気の膨張と、第２の内部ケーシングの内部の第２のブレードにおける過熱された蒸気の膨張とによって、内部ケーシングとタービンケーシングの外壁との間における圧力及び温度それぞれが、内部ケーシングの内部における圧力及び温度より低い。このようにして、タービンの外部ケーシングに作用する負荷が小さくなる。これにより、タービンケーシング又はタービンケーシングの外壁が、蒸気タービンの動作の際に、仮にあったとしても僅かに湾曲されるにすぎない。内部ケーシング及び内部ケーシングのブレードの配置及び構成によって実現される効果は、非常に大きい圧力パラメータ及び温度パラメータが膨張方向に関するシールシェルの上流及び下流において支配的でなくなるので、シールシェルのシール要素を通じた漏出が小さくなる。

【0032】

第２のブレードを具備する第２の内部ケーシングは、第１のブレードの第１の内部ケーシングと同様に、蒸気の膨張方向の反対方向に挿入されている。これにより、その結果として、第１の内部ケーシングと同一の良好な効果が得られる。すなわち、タービンケーシングの第２の内部ケーシングの外面及び外壁の内側における冷却が改善されるので、推力相殺も改善される。推力相殺効果が積み上げられるので、貯蔵損失についての良好な効果、及び、タービンケーシングの内部に機能的に挿入可能とされ且つ膨張方向における下流に配置されている低圧部分の大きさについての良好な効果が、顕著に向上する。

【0033】

第２の内部ケーシングは、第２の内部ケーシングの周囲を流れている蒸気によって冷却される。

【0034】

２つの内部ケーシングを利用することによって、通常全体として二重シェルの形態とされる蒸気タービンは、その大部分が単一シェルを有しているタービンケーシングと共に形成されている。これにより、蒸気タービンの構成に関する構造についてのコストが著しく低減される。低圧部分が中圧部分すなわち第２のタービン部分の下流に配置されている場合には、２つの内部ケーシングを利用することによって、単一のタービンケーシングの内部において再過熱する完全な復水タービンシステムを配置させることができる。

【0035】

過熱器は、蒸気タービンのタービンケーシングの外側に配置されており、第１の中間蒸気配管を通じて輸送された“低温”蒸気を再過熱するように、且つ、過熱器において加熱された蒸気を第２の中間蒸気配管に輸送するように構成されている。

【0036】

第１のタービンセクションにおいて蒸気を特に良好に膨張させるために、好ましくは、外壁の内面に設けられた案内羽根とタービンシャフトに設けられた対応するロータブレードとを具備する少なくとも１つの第３のブレードが、蒸気タービンにおいて、第１のタービン部分の後方部分に配置されている。第３のブレードは、第１の内部ケーシングのブレード領域の内壁とタービンシャフトとの間には配置されていないが、タービンケーシングの外壁とタービンシャフトとの間に配置されている。

【0037】

内部ケーシングすなわち内部ケーシングのブレード領域と付加的なシールシェルとを一方向に配置することによって、第３のブレードが、第１の内部ケーシングとシールシェルとの間に据付可能となる。同様に、第３のブレードは、シールシェルに作用する圧力を低減させる。しかしながら、単一のシェルケーシング領域の技術的に管理可能なパラメータの範囲内においてのみ、さらなるブレードを装着可能とされる。

【0038】

さらに、蒸気タービンにおいて、外壁の内面に設けられた案内羽根ブレードとタービンシャフトに設けられた対応するロータブレードとを具備する、第４のブレードが、第２のタービン部分の後方部分に配置されている。さらなるブレードによって、蒸気タービンを通じた蒸気のさらなる膨張が再び行われる。これにより、タービンケーシングの当該領域における負荷を再び低減することができる。従って、第３のタービン部分、特に低圧タービン部分が、第２のタービン部分の後方部分に又は第２のタービン部分の後方部分の膨張方向に関する下流に配置されている点において、蒸気タービンは優位である。

【0039】

好ましくは、蒸気タービンにおいて、第１のタービン部分が高圧タービン部分とされ、第２のタービン部分が中圧タービン部分又は低圧タービン部分とされる。

【0040】

内部ケーシングの漏出を防止するために、内部ケーシングのシール領域が、シール要素を介してタービンシャフトに対して密着される。このことは、例えばブラシシールやラビリンスシールを介して実現される。

【0041】

本発明について、添付図面を参照して詳述する。

【図面の簡単な説明】

【0042】

【図1】本発明における蒸気タービンの第１の実施例における蒸気の経路を表わす。

【図2】図１に表わす蒸気タービンのタービンケーシングを通過する蒸気配管を表わす。

【図3】本発明における蒸気タービンの第２の実施例における蒸気の経路を表わす。

【図4】図３に表わす蒸気タービンのタービンケーシングを通過する蒸気配管を表わす。

【発明を実施するための形態】

【0043】

図１〜図４では、同一の機能及び作用を有している要素それぞれには、同一の参照符号が付されている。

【0044】

図１は、本発明における蒸気タービン１の第１の実施例の蒸気４０の経路を概略的に表わす。新鮮蒸気４２が、タービンケーシング２の外側から新鮮蒸気配管４１を通じて第１の内部ケーシング１１の内部に流れる。第１の内部ケーシング１１は、第１のタービン部分１０に配置されており、第１のタービン部分１０は、好ましくは高圧部分とされる。第１の内部ケーシング１１は、第１のシール領域１２と第１のブレード領域１３とを有している。第１のシール領域１２は、タービン軸線４に対して垂直に延在している。第１のシール領域１２は、第１のタービン部分１０を前方部分１４及び後方部分１５に分割している。第１のブレード領域１３は、蒸気タービン１を通過する蒸気４０の主膨張方向３０の反対方向において、第１のシール領域１２から離隔するようにタービン軸線４に対して平行に延在している。第１の案内羽根ブレード１６は、第１のブレード領域１３の、タービンシャフト５に面している側に配置されている。第１の案内羽根ブレード１６に対応する態様で、対応するように構成されている第１のロータブレード１７はタービンシャフト５に配置されている。第１の案内羽根ブレード１６と第１のロータブレード１７とは共に、第１のブレード又は第１のブレードドラムを形成している。第１の内側ケーシング１１に流入する新鮮蒸気４２は、第１の案内羽根ブレード１６及び第１のロータブレード１７によって、すなわち蒸気４０の実際の膨張方向３０の反対方向に案内される。新鮮蒸気４２は、そのプロセスにおいて膨張する。第１の案内羽根ブレード１６及び第１のロータブレード１７における新鮮蒸気４２の圧力及び温度が低下する。従って、当該圧力及び温度は、第１のタービン１０の前方部分１４において、第１の案内羽根ブレード１６及び第１のロータブレード１７によって膨張される前より小さい。膨張した蒸気４０は、第１の内側ケーシング１１の全周に亘って流れるので、第１の内側ケーシング１１を冷却する。同様に、タービンケーシング２の外壁３に作用する負荷が、第１の内側ケーシング１１の内部における新鮮蒸気４２の膨張によって低減される。膨張された新鮮蒸気が、第１のブレード領域１３の外側に沿って流れ、第１のシール領域１２の開口部１８を通じて又は第１のシール領域１２とタービンケーシング２の外壁３との間における開口部１８を通じて、第１のタービン部分１０の後方部分１５に導かれる。後方部分１５では、蒸気４０が冷却され、蒸気４０の圧力が低減される。

【0045】

第１のタービン部分１０は、シールシェル６を介して、第２のタービン部分２０から離隔されている。シールシェル６は、タービンケーシング２の外壁３とタービンシャフト５との間に延在している。当該実施例では、シールシェル６は、シール要素８によって、タービンシャフト５に対して密封されている。図２に表わすように、冷却された膨張蒸気４４は、第１の中間蒸気配管４３を介して、後方部分１５からタービンケーシング２を通じて外部過熱器５０に案内される。外部過熱器５０の内部において、蒸気が過熱され、再び第２のタービン部分２０に供給される。すなわち、過熱蒸気４６は、第２の中間蒸気配管４５を介して、タービンケーシング２を通じて、第２のタービン部分１０の内部に配置されている第２の内部ケーシング２１の内部に導かれる。第２の案内羽根ブレード２６及び第２のロータブレード２７が、第２の内部ケーシング２１の内部に設けられている。第２の内部ケーシング２１は、第１の内部ケーシング１１に類似して又は同様に構成されている。第２の内部ケーシング２１の第２のシール領域２２は、タービン軸線４に対して垂直に延在している。第２のブレード領域２３は、第２のシール領域２２の接して配置されており、蒸気４０の主膨張方向３０の反対方向において第２のシール領域２２から蒸気タービン１を通じて延在している。過熱蒸気４６は、第２の案内羽根ブレード２６及び第２のロータブレード２７によって膨張され、第２のタービン部分２０の前方部分２４に供給される。第２の内部ケーシング２１の第２のシール領域２２は、前方部分２４を後方部分２５から分離させている。膨張蒸気４０は、第２の内部ケーシング２１とタービンケーシング２の外壁３との両方を冷却する。これにより、単体シェルであるタービンケーシング２に作用する負荷が低減される。膨張蒸気４０は、第２のシール領域２２に設けられた開口部２８を介して、すなわち第２のシール領域２２とタービンケーシング２の外壁３との間に設けられた開口部２８を介して、第２のタービン部分２０の後方部分２５の内部に到達する。従って、冷却された湿った排出蒸気４８が、蒸気出口配管４７を介して、タービンケーシング２から除去可能とされる。

【0046】

２つの内部ケーシング１１，２１の特定の構成及び配置によって、蒸気タービン１の内部における推進力が仮想的には完全に相殺される。

【0047】

第１の内部ケーシング１１は、第１の内部ケーシング１１の周囲を流れる相対的に低温の蒸気４０によって冷却され、蒸気タービン１の全推進力が、逆向きの推進力がこの領域において増大するに従って低減される。さらに、第１の内部ケーシング１１の下流では、案内羽根ブレード６０及びロータブレード６１を具備するさらなるドラムブレードが、第１のタービン部分１０の後方部分１５に配置されている。このようにして、蒸気４０がさらに膨張する。その後に、膨張過程が、シールシェル６によって中断される。第１のタービン部分１０の後方部分１５における低温の過熱蒸気４４は、蒸気タービン１から外部に完全に案内され、外部過熱器５０において再過熱される。その後に、過熱蒸気４６が第２のタービン部分２０に流入し、蒸気タービン１の内部に戻る。過熱蒸気４６は、この時点において非常に高温である。従って、過熱蒸気４６は第２の内部ケーシング２１の内部に導かれる。過熱蒸気４６が、タービンケーシング２の許容温度に、特にタービンケーシング２の外壁３の許容温度に到達するまで、過熱蒸気４６は、第２の内部ケーシング２１において膨張される。さらに、図３及び図４に表わすように、さらなるブレード７０，７１が、第２のタービン部分２０の後方部分２５に配置されている場合がある。ブレード７０，７１は、外壁３とタービンシャフト５との間に配置されている。

【符号の説明】

【0048】

１ 蒸気タービン
２ タービンケーシング
３ （タービンケーシング２の）外壁
４ タービン軸線
５ タービンシャフト
６ シールシェル
７ （外壁３の）内面
８ シール要素
１０ 第１のタービン部分
１１ 第１の内部ケーシング
１２ 第１のシール領域
１３ 第１のブレード領域
１４ 前方部分
１５ 後方部分
１６ 第１の案内羽根ブレード
１７ 第１のロータブレード
１８ 開口部
２０ 第２のタービン部分
２１ 第２の内部ケーシング
２２ 第２のシール領域
２３ 第２のブレード領域
２６ 第２の案内羽根ブレード
２７ 第２のロータブレード
３０ （蒸気４０の）主膨張方向
４０ 蒸気
４１ 新鮮蒸気配管
４２ 新鮮蒸気
４３ 第１の中間蒸気配管
４４ 冷却された膨張蒸気
４５ 第２の中間蒸気配管
４６ 過熱蒸気
４７ 蒸気出口配管
４８ 排出蒸気
５０ 外部過熱器
６０ 案内羽根ブレード
６１ ロータブレード
７０ ブレード
７１ ブレード

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】