轴流涡轮机制造技术

本发明专利技术提供一种轴流涡轮机，其能够不对下游侧涡轮级的流样式带来影响地抑制在隔板外轮的内周侧端壁面产生的剥离，高效率且高性能。该轴流涡轮机具有具备设于上游侧动叶片的前端且隔着间隙与上游侧隔板外轮的内周面对置的罩的上游侧涡轮级、设于上游侧涡轮级的下游侧且以张开形状形成内周侧端壁面的下游侧隔板外轮，下游侧隔板外轮的内周侧端壁面的张开角度形成得比罩的内周侧壁面的倾斜角度大，下游侧隔板外轮的内周侧壁面的子午面形状形成为：在上游侧涡轮级和下游侧涡轮级之间至少具有一个拐点，并且在拐点的相对于蒸汽流方向的切线的斜率为正。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及轴流涡轮机。
技术介绍
用于发电设备等的燃气轮机、蒸汽涡轮机根据动作流体的流动方向，大致分为轴流涡轮机、斜流涡轮机、径向涡轮机这三种。动作流体在轴流涡轮机中向涡轮机的旋转轴方向流，在斜流涡轮机中以从旋转轴斜着变宽的方式流，在径向涡轮机中向旋转径向流。这其中，尤其轴流涡轮机适于中、大容量的发电设备，一般广泛地用于在大型的火力发电所的蒸汽涡轮机等。然而，近年来，从提高经济性与降低环境负荷的观点来看，要求发电设备进一步的发电效率提高，相对于涡轮机的高性能化成为重要的课题。作为支配涡轮机性能的主要原因，列举了级损失、排气损失、机械损失等，但认为通过增大环带面积、即增大叶片长、平均直径，增大在最终级回收的动作流体的动能，从而减少排气损失是有效的。但是，伴随增大环带面积，产生以下课题。(1)作用在动叶片与转子上的力变大。(2)在动叶片前端侧，流入速度成为超音速，损失增加的可能性增加。(3)在外周侧的扩大流道部引起剥离的可能性增大。(4)由动叶片前端侧的水滴引起的酸蚀量增大的可能性增大。其中，(3)在外周侧的扩大流道部引起剥离的可能性增大这一课题不仅是产生损失的主要原因，对位于剥离的下游的涡轮级的流样式也有影响，是非常重要的课题。相对于这种课题，提出了在最终级的涡轮级中的隔板外轮与隔板内轮之间设置沿着隔板外轮形状的环状导风板的技术(例如参照专利文献1)。通过利用该环状导风板形成环状流道，能防止在外周侧的扩大流道部的剥离、逆流的产生。现有技术文献专利文献1：日本特开2013-148059号公报然而，当在外周侧的扩大流道部、即隔板外轮的内周侧端壁面产生剥离的情况下，在位于剥离下游的静叶片引起过大的径向速度成分，因此，在向静叶片下游的动叶片流入时，存在无意识地产生流出角的变化的可能性。另外，作为抑制剥离的现有技术，具有在静叶片的内部，将隔板外轮的内周侧端壁面的子午面形状弯曲为S字状的结构的技术，但由于与在静叶片引起过大的径向速度成分的形状没有不同，因此，存在产生与产生剥离的情况相同的课题的可能性。专利文献1并未公开剥离或隔板外轮的内周侧端壁面的子午面形状对下游侧涡轮级的流样式带来的影响。因此，即使抑制剥离，还是残留由下游侧涡轮级的流样式变化产生的附带的损失的可能性，存在无法得到充分的效率提高效果的可能性。
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述的情况进行的，其目的在于提供能不会对下游侧涡轮级的流样式带来影响地抑制在隔板外轮的内周侧端壁面产生的剥离的高效率且高性能的轴流涡轮机。为了解决上述课题，例如采用保护范围所记载的结构。本申请包括多个解决上述课题的机构，但如果列举其一例，具备上游侧涡轮级和下游侧涡轮级，该上游侧涡轮级具有在上游侧隔板外轮与上游侧隔板内轮之间沿圆周方向排列的多个上游侧静叶片、设于涡轮转子的外周侧且沿圆周方向排列的多个上游侧动叶片以及设于涡轮机转子的前端且隔着间隙与上述上游侧隔板外轮的内壁面对置的罩，该下游侧涡轮级具有设于上述上游侧涡轮级的下游侧且以张开形状形成内周侧端壁面的下游侧隔板外轮、在上述下游侧隔板外轮与下游侧隔板内轮之间沿圆周方向排列的多个下游侧静叶片以及设于上述涡轮机转子的外周侧且沿圆周方向排列的多个下游侧动叶片，上述下游侧隔板外轮的内周侧端壁面的张开角度形成得比上述罩的内周侧端面的倾斜角度大，上述下游侧隔板外轮的内周侧端壁面的子午面形状形成为：在上述上游侧涡轮级与上述下游侧涡轮级之间至少具有一个拐点，并且在上述拐点的相对于蒸汽流方向的切线的斜率为正。本专利技术的效果如下。根据本专利技术，能提供不会对下游侧涡轮级的流样式带来影响地抑制在隔板外轮的内周侧端壁面产生的剥离的高效率且高性能的轴流涡轮机。附图说明图1是表示作为本专利技术的轴流涡轮机的第一实施方式的蒸汽涡轮机的铅垂方向的子午剖面的一部分的剖视图。图2是表示现有的蒸汽涡轮机的铅垂方向的子午剖面的一部分的剖视图。图3是表示现有的蒸汽涡轮机的涡轮动叶片的下游的、相对于叶片高度的圆周方向速度分布的特性图。图4是表示现有的蒸汽涡轮机的涡轮动叶片的下游的、相对于叶片高度的轴向速度分布的特性图。图5是表示本专利技术的轴流涡轮机的第一实施方式的相对于蒸汽流方向位置的流道截面积变化率的特性图。图6是表示作为本专利技术的轴流涡轮机的第二实施方式的蒸汽涡轮机的铅垂方向的子午剖面的一部分的剖视图。图7是表示本专利技术的轴流涡轮机的第二实施方式的相对于蒸汽流方向位置的流道截面积变化率的特性图。图8是表示作为本专利技术的轴流涡轮机的第二实施方式的蒸汽涡轮机的涡轮叶片的下游的、相对于叶片高度的轴向速度分布的特性图。图9是表示作为本专利技术的轴流涡轮机的第三实施方式的蒸汽涡轮机的铅垂方向的子午剖面的一部分的剖视图。图10是表示作为本专利技术的轴流涡轮机的第四实施方式的蒸汽涡轮机的铅垂方向的子午剖面的一部分的剖视图。图11是表示作为本专利技术的轴流涡轮机的第四实施方式的蒸汽涡轮机的涡流动叶片的下游的、相对于叶片高度的轴向速度分布的特性图。图中：1—隔板外轮，2—隔板内轮，3—涡轮转子，4—涡轮静叶片，5—涡轮动叶片，6—罩，7—外周侧径向密封翅，8—内周侧径向密封翅，9—蒸汽主流，10—泄漏流，11—剥离，12—由剥离引起的流，13—控制点，14—点A，15—点B，16—中点C，17—点D，18—点E，19—点F。具体实施方式下面，使用附图说明本专利技术的轴流涡轮机的实施方式。另外，在各附图中，对相同的结构要素标注相同的符号。为了说明方便，相对于各符号，在上游侧涡轮级的构成部件上加标“a”，在下游侧涡轮级的构成部件上加标“b”。另外，以下的各实施方式在将本专利技术应用于蒸汽涡轮低压级的例子中进行说明，但本专利技术的作用效果即使是蒸汽涡轮高中压级、动作流体不同的燃气轮机也相同，本专利技术能应用于轴流涡轮机全部。另外，为了容易地理解本专利技术的各实施方式的构成，也包括放大表示附图的一部分的尺寸的部分。(实施例一)图1是表示作为本专利技术的轴流涡轮机的第一实施方式的蒸汽涡轮机的铅垂方向的子午剖面的一部分的剖视图。如图1所示，本实施方式的蒸汽涡轮机的涡轮级包括被能旋转地支承的涡轮转子3、在涡轮转子3上沿圆周方向固定一片或多片的涡轮动叶片5a、5b、设于未图示的外壳的内周的隔板外轮1a、1b、设于隔板外轮1a、1b的内侧的隔板内轮2a、2b、在隔板外轮1a、1b与隔板内轮2a、2b之间沿涡轮机圆周方向固定一张或多张的涡轮静叶片4a、4b。另外，在涡轮动叶片5a、5b的涡轮旋转径向外周侧的前端设置罩6a、6b，在罩6a、6b和隔板外轮1a、1b的间隙，具备以从隔板外轮1a、1b向涡轮转子3的径向突出的方式设置的外周侧径向密封翅7a、7b。另外，即使在涡轮转子3与隔板内轮2a、2b的间隙，也具备以从隔板内轮2a、2b向涡轮转子3的径向突出的方式设置的内周侧径向密封翅8a、8b。这些径向密封翅为了使间隙最小化，抑制泄漏流，在涡轮转子3的旋转轴方向设置多片。另外，下游侧涡轮级的隔板外轮1b的内周侧端壁面的子午面形状在上游侧涡轮级的涡轮动叶片5a和下游侧涡轮级的涡轮静叶片4b的级间具有拐点H，并且，构成为相对于蒸汽流方向的拐点H的切线的斜率为正(向蒸汽流方向增加)。蒸汽主流9在流入上游侧的涡轮级时，其大半向涡轮静叶片4a流入，一部分作为隔板本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轴流涡轮机，具备上游侧涡轮级和下游侧涡轮级，上述上游侧涡轮级具有：在上游侧隔板外轮与上游侧隔板内轮之间沿圆周方向排列的多个上游侧静叶片；设于涡轮转子的外周侧且沿圆周方向排列的多个上游侧动叶片；以及设于上述上游侧动叶片的前端且隔着间隙与上述上游侧隔板外轮的内壁面对置的罩，上述下游侧涡轮级具有：设于上述上游侧涡轮级的下游侧且以张开形状形成内周侧端壁面的下游侧隔板外轮；在上述下游侧隔板外轮与下游侧隔板内轮之间沿圆周方向排列的多个下游侧静叶片；以及设于上述涡轮转子的外周侧且沿圆周方向排列的多个下游侧动叶片，上述下游侧隔板外轮的内周侧端壁面的张开角度形成得比上述罩的内周侧壁面的倾斜角度大，该轴流涡轮机的特征在于，上述下游侧隔板外轮的内周侧端壁面的子午面形状形成为：在上述上游侧涡轮级与上述下游侧涡轮级之间至少具有一个拐点，并且在上述拐点的相对于蒸汽流方向的切线的斜率为正。

【技术特征摘要】
2015.06.18 JP 2015-1228951.一种轴流涡轮机，具备上游侧涡轮级和下游侧涡轮级，上述上游侧涡轮级具有：在上游侧隔板外轮与上游侧隔板内轮之间沿圆周方向排列的多个上游侧静叶片；设于涡轮转子的外周侧且沿圆周方向排列的多个上游侧动叶片；以及设于上述上游侧动叶片的前端且隔着间隙与上述上游侧隔板外轮的内壁面对置的罩，上述下游侧涡轮级具有：设于上述上游侧涡轮级的下游侧且以张开形状形成内周侧端壁面的下游侧隔板外轮；在上述下游侧隔板外轮与下游侧隔板内轮之间沿圆周方向排列的多个下游侧静叶片；以及设于上述涡轮转子的外周侧且沿圆周方向排列的多个下...

【专利技术属性】
技术研发人员：福岛久刚，工藤健，妹尾茂树，小野英树，
申请(专利权)人：三菱日立电力系统株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP