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涡轮转子以及汽轮机.pdf

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涡轮 转子 以及 汽轮机
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摘要
申请专利号:

CN200710300974.1

申请日:

2007.12.14

公开号:

CN101205817A

公开日:

2008.06.25

当前法律状态:

终止

?#34892;?#24615;:

无权

法?#19978;?#24773;: 未缴年费专利权终止IPC(主分类):F01D 9/02申请日:20071214授权公告日:20130213终止日期:20161214|||授权|||实质审查的生效|||公开
IPC分类号: F01D9/02; F01D25/12; F01D25/24 主分类号: F01D9/02
申请人: 株式会社东芝
发明人: 山下胜也; 犬饲隆夫
地址: 日本东京都
优?#28909;ǎ?/td> 2006.12.15 JP 338937/2006
专利代理机构: 永新专利商标代理有限公司 代理人: 胡建新
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法律状态
申请(专利)号:

CN200710300974.1

授权公告号:

|||101205817B||||||

法律状态公告日:

2018.02.02|||2013.02.13|||2008.08.20|||2008.06.25

法律状态类型:

专利权的终止|||授权|||实质审查的生效|||公开

摘要

一种涡轮转子(300),冷却蒸汽(240)对以下部分进行冷却:高温蒸汽通过的高温涡轮转子构成部(301);低温涡轮转子构成部(302),由与高温涡轮转子构成部(301)不同的材料构成,夹着高温涡轮转子构成部(301)而通过焊接连结;通过冷却蒸汽对高温涡轮转子构成部(301)和低温涡轮转子构成部(302)的焊接部(120)附近的高温涡轮转子构成部(301)进行冷却。其构成为,从被喷射冷却蒸汽(240)的高温涡轮转子构成部(301)的位置到焊接部(120)为止的距离、除以高温涡轮转子构成部(301)的涡轮转子?#26412;?#30340;值为0.3以上。

权利要求书

权利要求书
1.  一种涡轮转子,贯通设置在导入了高温蒸汽的汽轮机中,其特征在于,具有:
高温蒸汽通过的高温涡轮转子构成部;
低温涡轮转子构成部,由与上述高温涡轮转子构成部不同的材料构成,夹着上述高温涡轮转子构成部而通过焊接连结;和
冷却机构,对上述高温涡轮转子构成部和上述低温涡轮转子构成部的焊接部附近的上述高温涡轮转子构成部喷射冷却蒸汽,而进行冷却;
从由上述冷却机构喷射冷却蒸汽的上述高温涡轮转子构成部的位置到上述焊接部为止的距离、除以上述高温涡轮转子构成部的涡轮转子?#26412;?#30340;值为0.3以上。

2.  如权利要求1所述的涡轮转子,其特征在于,
上述冷却机构具有用于将冷却蒸汽喷射到上述高温涡轮转子构成部的冷却蒸汽管。

3.  如权利要求1所述的涡轮转子,其特征在于,
?#30001;?#36848;冷却机构向上述高温涡轮转子构成部的第2转子轮部的侧面或根部喷出冷却蒸汽,上述高温涡轮转子构成部位于?#24230;?#35774;置有蒸汽温度成为550℃以下的动翼的第1转子轮部的1级上游侧。

4.  如权利要求1所述的涡轮转子,其特征在于,
上述焊接部形成在与上述喷嘴隔板内圈或设置在上述喷嘴隔板内圈上的喷嘴迷宫式密封件的下游端部大致对应的位置上。

5.  如权利要求1~4任一项所述的涡轮转子,其特征在于,
上述高温涡轮转子构成部以及上述低温涡轮转子构成部的各个接合端面为,在?#34892;?#20855;有圆形状的凹部,并?#20197;?#21608;缘部具有通过焊接相互接合的?#19981;?#29366;的面,并在内部形成有空间部。

6.  如权利要求5所述的涡轮转子,其特征在于,
在上述高温涡轮转子构成部设置有用于将上述冷却蒸汽的一部分导入上述空间部的冷却蒸汽导入口,?#20197;?#19978;述低温涡轮转子构成部设置有用于将导入上述空间部的冷却蒸汽排出的冷却蒸汽排出口。

7.  一种汽轮机,贯通设置有涡轮转子,并导入了高温蒸汽,其特征在于,
上述涡轮转子,具有:
高温蒸汽通过的高温涡轮转子构成部;
低温涡轮转子构成部,由与上述高温涡轮转子构成部不同的材料构成,夹着上述高温涡轮转子构成部而通过焊接连结;和
冷却机构,对上述高温涡轮转子构成部和上述低温涡轮转子构成部的焊接部附近的上述高温涡轮转子构成部喷射冷却蒸汽,而进行冷却;
从由上述冷却机构喷射冷却蒸汽的上述高温涡轮转子构成部的位置到上述焊接部为止的距离、除以上述高温涡轮转子构成部的涡轮转子?#26412;?#30340;值为0.3以上。

8.  如权利要求7所述的汽轮机,其特征在于,
上述冷却机构具有用于将冷却蒸汽喷射到上述高温涡轮转子构成部的冷却蒸汽管。

9.  如权利要求7所述的汽轮机,其特征在于,
?#30001;?#36848;冷却机构向上述高温涡轮转子构成部的第2转子轮部的侧面或根部喷出冷却蒸汽,上述高温涡轮转子构成部位于?#24230;?#35774;置有蒸汽温度成为550℃以下的动翼的第1转子轮部的1级上游侧。

10.  如权利要求7所述的汽轮机,其特征在于,
上述焊接部形成在与上述喷嘴隔板内圈或设置在上述喷嘴隔板内圈上的喷嘴迷宫式密封件的下游端部大致对应的位置上。

11.  如权利要求7~10任一项所述的汽轮机,其特征在于,
上述高温涡轮转子构成部以及上述低温涡轮转子构成部的各个接合端面为,在?#34892;?#20855;有圆形状的凹部,并?#20197;?#21608;缘部具有通过焊接相互接合的?#19981;?#29366;的面,并在内部形成有空间部。

12.  如权利要求11所述的汽轮机,其特征在于,
在上述高温涡轮转子构成部设置有用于将上述冷却蒸汽的一部分导入上述空间部的冷却蒸汽导入口,?#20197;?#19978;述低温涡轮转子构成部设置有用于将导入上述空间部的冷却蒸汽排出的冷却蒸汽排出口。

13.  如权利要求9所述的汽轮机,其特征在于,
在上述冷却蒸汽管所插入的上述第2转子轮部、和设置在上述第2转子轮部的正下游侧的喷嘴隔板内圈之间,在上述喷嘴隔板内圈上设置有?#30001;?#37096;件,该?#30001;?#37096;件沿着上述高温涡轮转子构成部?#30001;?#35774;置到上述第2转子轮部附近,且形成有用于使上述冷却蒸汽管贯通的贯通口。

说明书

说明书涡轮转子以及汽轮机
技术领域
本发明涉及一种焊接异种材料而构成的涡轮转子以及具有该涡轮转子的汽轮机。
背?#20985;?#26415;
大部分的火力发电设备的高温部,使用制造性和经济性优良的铁素体?#30340;?#28909;钢。在该以往的火力发电设备的汽轮机中,由于蒸汽条件一般是600℃级以下的蒸汽温度,因此涡轮转子、动翼等主要部件使用铁素体?#30340;?#28909;钢。
但是近年来,将环境保护作为背景的火力发电设备的高效率化被积极地发展,并运行有利用600℃左右的高温蒸汽的汽轮机。在这种汽轮机中,由于存在通过铁素体?#30340;?#28909;钢的各种特性不能满足要求特性的构成部件,所以通过具有更优良的高温特性的耐热合金或?#29575;?#20307;?#30340;?#28909;?#20013;?#25104;该构成部件。
另一方面,例如在日本特开平7-247806号公报、日本特开2000-282808号公报以及日本专利第3095745号公报中,公开有对于利用650℃以上的高温蒸汽的汽轮机,极力削减?#29575;?#20307;系材料的使用而构成汽轮机发电设备的技术。例如在日本特开2000-282808号公报中记载的汽轮机发电设备为,将超高压涡轮、高压涡轮、中压涡轮、低压涡轮、第2低压涡轮以及发电机连结在一个轴上,超高压涡轮和高压涡轮被组装在相同的外部壳体内而使其独立。
另外,从地球环境保护的观点出发,为了?#31181;艭O2、SOx、NOx的排出量,处于对更高效率化的需求增加的状况。为了实?#21482;?#21147;发电设备中的设备热效率的高效率化,提高蒸汽温度为最?#34892;?#30340;手段之一,而正在研究700℃级的汽轮机的开发。
并且,为了对应于上述的蒸汽温度的高温化,例如在日本特开2004-353603号公报中公开有通过冷却蒸汽冷却涡轮构成部件的技术。
例如,在导入温度为630℃以上的蒸汽的汽轮机开发中,存在较多尤其关于涡轮构成部件的强度保证而应解决的问题。以往,在火力发电设备中,对在汽轮机使用的涡轮转子、喷嘴、动翼、喷嘴室(蒸汽室)和蒸汽供给管等涡轮构成部件,使用改良的耐热钢,但当再热蒸汽温度成为630℃以上时,难以维持较高的涡轮构成部件的强度保证。
由此,期望在汽轮机中实现如下的新技术:即使将现有的改良的耐热?#31181;?#25509;使用于涡轮构成部件,?#26448;?#32500;持较高的强度保证。作为该新技术之一,通过冷却蒸汽冷却上述涡轮构成部件的技术被期待,但是,为了通过冷却蒸汽冷却例如涡轮转子和壳体而从与涡轮初级对应的部位开始适用现有材料,需要主流百?#31181;?#20960;的冷却蒸汽量。并且,由于冷却蒸汽流入通路部内,因此伴随翼栅性能劣化的涡轮单体的内部效率的降低成为问题。
并且,在构成高温部的材料使用作为具有在高温下的强度优良且耐水蒸汽氧化特性的材料的Inco625、Inco617以及Inco713(Inco公司制)等Ni基合金或SUS310等?#29575;?#20307;钢,构成低温部的材料使用铁素体钢、新12Cr钢、改良12Cr钢、12Cr?#21482;駽rMoV钢,并通过焊接等接合双方的情况下,在焊接部产生的热应力成为问题。即,高温部使用的Ni基合金或?#29575;?#20307;钢的线膨胀系数比低温部使用的铁素体?#20540;?#30340;线膨胀系数大,在焊接部产生较大的伸长差导致的热应力,焊接部附近可能断?#36873;?
发明内容
因此,本发明的目的是提供一种涡轮转子以及汽轮机,能够?#31181;?#28938;接部的热应力的产生,并能够通过高温蒸汽进行驱动而实现热效率的提高,并具有优良的可靠性。
根据本发明的一个方式,提供一种涡轮转子,贯通设置在导入了高温蒸汽的汽轮机中,具有:高温蒸汽通过的高温涡轮转子构成部;低温涡轮转子构成部,由与上述高温涡轮转子构成部不同的材料构成,夹着上述高温涡轮转子构成部而通过焊接连结;和冷却机构,对上述高温涡轮转子构成部与上述低温涡轮转子构成部的焊接部附近的上述高温涡轮转子构成部喷射冷却蒸汽而进行冷却;从由上述冷却机构喷射冷却蒸汽的上述高温涡轮转子构成部的位置到上述焊接部为止的距离、除以上述高温涡轮转子构成部的涡轮转子?#26412;?#30340;值为0.3以上。
另外,根据本发明的一个方式,提供一种汽轮机,贯通设置有涡轮转子,该涡轮转子具有:高温蒸汽通过的高温涡轮转子构成部;低温涡轮转子构成部,由与上述高温涡轮转子构成部不同的材料构成,夹着上述高温涡轮转子构成部而通过焊接连结;和冷却机构,对上述高温涡轮转子构成部与上述低温涡轮转子构成部的焊接部附近的上述高温涡轮转子构成部喷射冷却蒸汽而进行冷却;在该汽轮机中,在上述涡轮转子中,从由上述冷却机构喷射冷却蒸汽的上述高温涡轮转子构成部的位置到上述焊接部为止的距离、除以上述高温涡轮转子构成部的涡轮转子?#26412;?#30340;值为0.3以上。
附图说明
本发明是参照附图进行记述的,但提供这些附图只是用于图解的目的,不对本发明进行任何限定。
图1是表示具备本发明的第1实施方式的涡轮转子的汽轮机的上半壳体部的截面的图。
图2是将包含被从冷却蒸汽供给配管喷射冷却蒸汽的高温涡轮转子构成部以及焊接部的部分的截面放大的图。
图3是表示从由冷却蒸汽供给配管喷射冷却蒸汽的高温涡轮转子构成部的位置到焊接部为止的距离L、除以高温涡轮转子构成部的涡轮转子?#26412;禗的值(L/D)、与热应力的关系的图。
图4是将包含在喷嘴隔板内圈设置?#25628;由?#37096;件时的高温涡轮转子构成部以及焊接部的部分的截面放大的图。
图5是表示本发明的第2实施方式的涡轮转子的高温涡轮转子构成部和低温涡轮转子构成部的焊接部的截面的图。
图6是表示具有用于将冷却蒸汽的一部分导入空间部的冷却蒸汽导入口的涡轮转子的高温涡轮转子构成部、与低温涡轮转子构成部的焊接部的截面的图。
图7是表示具有用于将冷却蒸汽的一部分导入空间部的冷却蒸汽导入口的涡轮转子的高温涡轮转子构成部、与低温涡轮转子构成部的焊接部的截面的图。
具体实施方式
以下,参照附图说明本发明的一个实施方式。
(第1的实施的方式)
图1是表示具有第1实施方式的涡轮转子300的汽轮机100的上半壳体部的截面的图。
如图1所示,汽轮机100具有由内部壳体110以及设置在其外侧的外部壳体111构成的双重构造的壳体,在内部壳体110和外部壳体111之间形成热室112。在内部壳体110内贯穿设置有涡轮转子300。并且,在内部壳体110的内周面上,连接有多级的喷嘴隔板外圈117,并设置有例如9级的喷嘴114a、114b…。并且,在涡轮转子300上,与这些喷嘴114a、114b…相对应地在轮部210a…上?#24230;?#35774;置有动翼115a…。并且,在喷嘴隔板内圈118b…的涡轮转子300侧的面上设置有喷嘴迷宫式密封件119b…,以?#31181;?#33976;汽的泄露。
该涡轮转子300由高温涡轮转子构成部301、以及夹着该高温涡轮转子构成部301而通过焊接连结的低温涡轮转子构成部302构成。高温涡轮转子构成部301被设置在从与初级的喷嘴114a(蒸汽温度630~750℃左右)相对应的位置、到与喷嘴迷宫式密封件119e的下游端部大致对应的位置的区域中,喷嘴迷宫式密封件119e设置在位于通过的蒸汽温度成为550℃以下的动翼115e的正上游侧的喷嘴隔板内圈118e上。另一方面,低温涡轮转子构成部302设置在蒸汽温度低于550℃的区域中。
并且,上述内部壳体110由覆盖该高温涡轮转子构成部301所贯穿设置的区域的高温壳体构成部110a、和覆盖低温涡轮转子构成部302所贯穿设置的区域的低温壳体构成部110b构成。这些高温壳体构成部110a和低温壳体构成部110b之间通过焊接接合或螺栓紧固连结。
在此,由于高温涡轮转子构成部301以及高温壳体构成部110a,被暴?#23545;?#20174;蒸汽导入温度为630~750℃左右的高温蒸汽到550℃左右的蒸汽中,所以由高?#36718;?#30340;机械强度(例如,10万小时的蠕变断裂强度)较大、且具有耐水蒸汽氧化特性的?#36879;?#34432;?#38405;?#28909;材料等构成。作为该?#36879;?#34432;?#38405;?#28909;材料例如使用Ni基合金,具体地可以举出例如Inco公司制的Inco625、Inco617、Inco713等。另外,位于被暴?#23545;?#20174;蒸汽导入温度为630~750℃左右的高温蒸汽到550℃左右的蒸汽中的区域、即高温涡轮转子构成部301和高温壳体构成部110a之间的区域的喷嘴114a…、喷嘴隔板外圈117、喷嘴隔板内圈118b…和动翼115a…等也由上述?#36879;?#34432;?#38405;?#28909;材料构成。
另一方面,暴?#23545;?#27604;550℃低的温度的蒸汽中的低温涡轮转子构成部302和低温壳体构成部110b,由与构成上述高温涡轮转子构成部301和高温壳体构成部110a的材料不同的材料构成,优选由一直以来作为涡轮转子和壳体的材料被广泛使用的铁素体?#30340;?#28909;?#20540;?#26500;成。作为该铁素体?#30340;?#28909;钢具体可举出例如新12Cr钢、改良12Cr钢、12Cr钢、9Cr?#21482;駽rMoV?#20540;齲?#20294;不限于此。
而且,在汽轮机100中,蒸汽流入管130贯通外部壳体111以及内部壳体110地设置,而且蒸汽流入管130的端部与向动翼115a侧导出蒸汽的喷嘴室116连通连接。由于这些蒸汽流入管130和喷嘴室116被暴?#23545;?#33976;汽导入温度为630~750℃左右的高温蒸汽中,所以由上述?#36879;?#34432;?#38405;?#28909;材料构成。在此,例如日本特开2004-353603号公报所公开的那样,喷嘴室116?#37096;?#20197;构成为,在喷嘴室的壁的内部形成冷却蒸汽流动的冷却蒸汽通路,并通过遮蔽板断续地覆盖喷嘴室的壁内侧面。由此,能够降低喷嘴室的壁上产生的热应力等而维持较高的强度保证。
并且,如图1所示,设置有冷却蒸汽供给配管220,其沿着涡轮转子300设置,并从与初级的喷嘴114a对应的位置的焊接部126附近向与初级的动翼115a对应的轮部210a喷出冷却蒸汽240。并且,具有冷却蒸汽供给配管230,其设置在位于蒸汽温度成为550℃以下的级的动翼115e的正上游侧(1级上游侧)的动翼115d、以及位于该动翼115d的正下游侧的喷嘴114e之间,并向高温涡轮转子构成部301喷出冷却蒸汽240。并且,冷却蒸汽供给配管220、230?#37096;?#20197;在高温涡轮转子构成部301的周围以规定的间隔设置多个。
另外,优选从冷却蒸汽供给配管230喷出的冷却蒸汽240向动翼115d所?#24230;?#35774;置的轮部210d的根部或侧面喷出。由此,优选冷却蒸汽供给配管230的蒸汽喷出口230a朝向该轮部210d的根底部或侧面而构成。这些冷却蒸汽供给配管220、230作为冷却机构起作用,通过从这些冷却蒸汽供给配管220、230喷出的冷却蒸汽240,涡轮转子300、焊接部120、126等被冷却。
冷却蒸汽240优选使用温度为500℃以下的蒸汽。优选使用温度为500℃以下的蒸汽是因为,能够使由线膨胀系数高的Ni基合金和?#29575;?#20307;钢构成的高温涡轮转子构成部301的温度降低,并降低作用在焊接部120、126附近的伸长差,并?#34892;?#22320;?#31181;?#28909;应力的产生。并且,优选所喷出的冷却蒸汽240的流量为在汽轮机100内流动的主流的蒸汽流量的8%以下。优选为主流的蒸汽流量的8%以下是因为,对涡轮设备效率的影响较小。并且,作为冷却蒸汽240例如可以使用从高压涡轮和锅炉等抽出的蒸汽、从汽轮机100的途中级抽出的蒸汽以及被排出到汽轮机100的排气路125中的蒸汽等,并可根据设定的冷却蒸汽240的温度而适当地选择其供给源。
下面,参照图2以及图3,对从由冷却蒸汽供给配管230喷射冷却蒸汽的高温涡轮转子构成部301的位置、到焊接部120为止的距离L、与高温涡轮转子构成部301的涡轮转子?#26412;禗的关系进行说明。
图2是将包含被从冷却蒸汽供给配管230喷射冷却蒸汽的高温涡轮转子构成部301以及焊接部120的部分的截面放大的图。并且,图3是表示从由冷却蒸汽供给配管230喷射冷却蒸汽的高温涡轮转子构成部301的位置到焊接部120为止的距离L、除以高温涡轮转子构成部301的涡轮转子?#26412;禗的值(L/D)、与热应力的关系的图。
在此,所谓由冷却蒸汽供给配管230喷射冷却蒸汽的高温涡轮转子构成部301的位置,是指被直接喷射冷却蒸汽的高温涡轮转子构成部301的位置。而且,在从被直接喷射该冷却蒸汽的高温涡轮转子构成部301的部位、向冷却蒸汽流动的焊接部120的方向上,高温涡轮转子构成部301被冷却。并且,热应力是焊接部120产生的热应力。
如图3所示,从由冷却蒸汽供给配管230喷射冷却蒸汽的高温涡轮转子构成部301的位置到焊接部120为止的距离L、除以高温涡轮转子构成部301的涡轮转子?#26412;禗的值(L/D)减小,并且热应力增加。而且,当L/D的?#24403;?.3小时,热应力超过限制值。如上所述,为?#31169;?#28909;应力?#31181;?#22312;限制值以下,需要使L/D的值为0.3以下,并将该?#27573;?#20316;为本发明的L/D值的?#27573;А?#21363;,根据使用的高温涡轮转子构成部301的涡轮转子?#26412;叮?#35774;定对高温涡轮转子构成部301喷射冷却蒸汽的位置以及焊接部120的位置。
另外,在此,对从由冷却蒸汽供给配管230喷射冷却蒸汽的高温涡轮转子构成部301的位置到焊接部120为止的距离L、除以高温涡轮转子构成部301的涡轮转子?#26412;禗的值(L/D)、与热应力的关系进行了说明,但从由冷却蒸汽供给配管220喷射冷却蒸汽的高温涡轮转子构成部301的位置到焊接部126为止的距离、除以高温涡轮转子构成部301的涡轮转子?#26412;禗的值、与热应力的关系也相同。即,使从由冷却蒸汽供给配管220喷射冷却蒸汽的高温涡轮转子构成部301的位置到焊接部126为止的距离L、除以高温涡轮转子构成部301的涡轮转子?#26412;禗的值(L/D)为0.3以下。在该情况下,也根据使用的高温涡轮转子构成部301的涡轮转子?#26412;叮?#35774;定对高温涡轮转子构成部301喷射冷却蒸汽的位置以及焊接部126的位置。
并且,如图2所示,优选焊接部120形成在与位于蒸汽温度成为550℃以下的级的动翼115e的正上游侧的喷嘴隔板内圈118e、或设置在该喷嘴隔板内圈118e上的喷嘴迷宫式密封件119e的下游端部大致对应的位置上。
接下来,参照图1对汽轮机100的动作进行说明。
经由蒸汽流入管130而流入汽轮机100内的喷嘴室116内的温度为630~750℃左右的蒸汽,通过在内部壳体110上固定的喷嘴114a…和在涡轮转子300上?#24230;?#35774;置的动翼115a之间的蒸汽通路,使涡轮转子300旋转。并且,做了膨胀功的蒸汽的大部分通过排气路125,从汽轮机100排出,例如通过未图示的低温再热管流入锅炉。
另外,在上述汽轮机100中,?#37096;?#20197;具有如下构成:将做了膨胀功的蒸汽的一部分作为冷却蒸汽,而导入内部壳体110和外部壳体111之间,来冷却外部壳体111和内部壳体110。此时,冷却蒸汽从轴封部127a或排气路125排出。另外,冷却蒸汽的导入方法不限于此,例如还可以将从汽轮机100的途中级抽出的蒸汽或从其他的汽轮机抽出的蒸汽作为冷却蒸汽使用。
并且,从冷却蒸汽供给配管230的蒸汽喷出口230a喷出、并向高温涡轮转子构成部301喷射的冷却蒸汽240,冷却动翼115d的正下游侧的高温涡轮转子构成部301并且向下游侧流动。而且,在高温涡轮转子构成部301和喷嘴迷宫式密封件119e之间进一步向下游流动,并冷却焊接部120及其附近。
并且,从冷却蒸汽供给配管220的蒸汽喷出口220a喷出的冷却蒸汽240,碰撞与初级的动翼115a对应的轮部210a并冷却轮部210a,并进一步从高温涡轮转子构成部301向低温涡轮转子构成部302侧流动,由此冷却高温涡轮转子构成部301、焊接部126及其附近。而且,冷却蒸汽240通过轴封部127b,其一部分在外部壳体111和内部壳体110之间流动,冷却各个的壳体。而且,被导入热室112并从排气路125排出。另一方面,通过了轴封部127b的剩余冷却蒸汽240通过轴封部127a并被排出。
根据如上所述的第1实施方式的汽轮机100以及贯穿设置于汽轮机100的涡轮转子300,通过对高温涡轮转子构成部301与低温涡轮转子构成部302的焊接部120、126附近的高温涡轮转子构成部301喷射冷却蒸汽240而进行冷却,由此能够?#31181;?#30001;于构成高温涡轮转子构成部301和低温涡轮转子构成部302的材料的线膨胀系数的差而在焊接部120、126的接合面产生的热应力,能?#29615;?#27490;断裂等。而且,通过设定被喷射冷却蒸汽的高温涡轮转子构成部301的位置以及高温涡轮转子构成部301的涡轮转子?#26412;禗,以便使从由冷却蒸汽供给配管220、230喷射冷却蒸汽的高温涡轮转子构成部301的位置到焊接部120、126的距离L、除以高温涡轮转子构成部301的涡轮转子?#26412;禗的值(L/D)为0.3以下,由此能够?#34892;?#22320;?#31181;?#22312;接合面产生的热应力。
在此,第1实施方式的汽轮机100不限于上述实施方式。在此,对第1实施方式的其他的汽轮机100的构成进行说明。图4是将包含在喷嘴隔板内圈118e设置?#25628;由?#37096;件260时的高温涡轮转子构成部301以及焊接部120的部分的截面放大的图。
如图4所示,可以在冷却蒸汽供给配管230所插入的轮部210d和设置在该轮部210d的正下游侧的喷嘴隔板内圈118e之间,在喷嘴隔板内圈118e上设置有?#30001;?#37096;件260,该?#30001;?#37096;件260沿着高温涡轮转子构成部301?#30001;?#35774;置直到轮部210d附近为止,该?#30001;?#37096;件260形成有用于使冷却蒸汽供给配管230贯通的贯通口261。
具体地,?#30001;?#37096;件260例如由环状部件构成,该环状部件形成有使冷却蒸汽供给配管230贯通的贯通口261,并具有不与轮部210d接触程度的宽度。而且,该环状部件以高温涡轮转子构成部301为?#34892;?#36724;地被配置在喷嘴隔板内圈118e的规定位置上。并且,在高温涡轮转子构成部301的周围设置有多个冷却蒸汽供给配管230的情况下,与各个冷却蒸汽供给配管230的位置相对应地形成有贯通口261。优选?#30001;?#37096;件260设置在喷嘴隔板内圈118e上,以便使?#30001;?#37096;件260的轮部210d侧的端部位于离轮部210d的动翼115d较近的一侧。
在此,在轮部210d和设置在该轮部210d的正下游侧的喷嘴隔板内圈118e之间插入冷却蒸汽供给配管230,由此,轮部210d和喷嘴隔板内圈118e之间的间隙变大。?#22791;?#38388;隙变大时,主流蒸汽可能进入该间隙。由此,由于一部分的主流蒸汽流入喷嘴迷宫式密封件119e和高温涡轮转子构成部301之间,所以从实现冷却蒸汽240的高温涡轮转子构成部301的冷却效率提高的观点出发不是优选的。但是,如本发明这样,通过设置?#30001;?#37096;件260,能够?#31181;?#20027;流蒸汽流入该间隙,并且能?#29615;?#27490;冷却蒸汽240向主流蒸汽侧泄露。由此,能够通过冷却蒸汽240高效地冷却高温涡轮转子构成部301。并且,如上所述,通过将?#30001;?#37096;件260设为,?#30001;?#37096;件260的轮部210d侧的端部位于离在轮部210d上?#24230;?#35774;置的动翼115d较近的一侧,由此能够减少轮部210d和喷嘴隔板内圈118e的暴?#23545;?#39640;温的主流蒸汽中的面积。
(第2的实施的方式)
下面,参照图5对具有第2实施方式的涡轮转子400的汽轮机100进行说明。
第2实施方式的涡轮转子400除了高温涡轮转子构成部401与低温涡轮转子构成部402的接合端部的构成与第1实施方式的涡轮转子300的构成不同以外,其他与第1实施方式的涡轮转子300相同。因此,在此,主要对高温涡轮转子构成部401与低温涡轮转子构成部402的接合端部的构成进行说明。
图5是表?#38236;?实施方式的涡轮转子400的高温涡轮转子构成部401与低温涡轮转子构成部402的焊接部120的截面的图。另外,对与第1实施方式的涡轮转子300相同的构成部分赋予相同的符号,而省略或简略重复的说明。
如图5所示,高温涡轮转子构成部401以及低温涡轮转子构成部402的各个接合端面,具有以涡轮转子轴为?#34892;?#30340;圆形状的凹部430、431,并且具有在周缘部通过焊接而相互接合的?#19981;?#29366;的面。并且,在焊接部120的内部形成有空间部440。
在高温涡轮转子构成部401以及低温涡轮转子构成部402形成的凹部430、431的深度,优选具有达到与由冷却蒸汽供给配管230喷射冷却蒸汽240的高温涡轮转子构成部401的位置相对应的位置为止的深度。这样,通过使凹部430、434的深度为达到与被喷射冷却蒸汽240的高温涡轮转子构成部401的位置相对应的位置为止的深度,由此能够消减通过冷却蒸汽240冷却的高温涡轮转子构成部401的容积。由此,高温涡轮转子构成部401以及焊接部120被高效?#23454;?#20919;却,并能够?#31181;?#30001;于构成高温涡轮转子构成部401和低温涡轮转子构成部402的材料的线膨胀系数的差而在焊接部120的接合面产生的热应力。
另外,由冷却蒸汽供给配管220喷射冷却蒸汽240一侧的高温涡轮转子构成部401的接合端部、以及焊接在该接合端部的低温涡轮转子构成部402的接合端部,能够与上述由冷却蒸汽供给配管230喷射冷却蒸汽240一侧的高温涡轮转子构成部401的接合端部、以及焊接在该接合端部的低温涡轮转子构成部402的接合端部的构成同样地构成。而且,高温涡轮转子构成部401以及焊接部126被高效?#23454;?#20919;却,并能够?#31181;?#30001;于构成高温涡轮转子构成部401和低温涡轮转子构成部402的材料的线膨胀系数的差而在焊接部126的接合面产生的热应力,能?#29615;?#27490;断裂等。
在此,第2实施方式的涡轮转子400的构成不限于上述构成。在此,对第2实施方式的其他的涡轮转子400的构成进行说明。图6以及图7是表示具有用于向空间部440导入冷却蒸汽240的一部分的冷却蒸汽导入口500的、涡轮转子400的高温涡轮转子构成部401和低温涡轮转子构成部402的焊接部120的截面的图。
如图6所示,在涡轮转子400中,?#37096;?#20197;在高温涡轮转子构成部401上形成用于向空间部440导入冷却蒸汽240的一部分的冷却蒸汽导入口500,而?#20197;?#28938;接部120与蒸汽温度成为550℃以下的级的动翼115e所?#24230;?#35774;置的轮部210e之间的低温涡轮转子构成部402上,形成用于将导入空间部440的冷却蒸汽240排出的冷却蒸汽排出口510。
并且,如图7所示,在涡轮转子400中,?#37096;?#20197;在高温涡轮转子构成部401上形成用于将冷却蒸汽240的一部分导入空间部440的冷却蒸汽导入口500,而?#20197;?#33976;汽温度成为550℃以下的级的动翼115e所?#24230;?#35774;置的轮部210e、与该轮部210e的正下游的喷嘴隔板内圈118f之间的低温涡轮转子构成部402上,形成用于将导入空间部440的冷却蒸汽240排出的冷却蒸汽排出口520。
在上述涡轮转子400中,从冷却蒸汽导入口500流入空间部440内的冷却蒸汽240在空间部440内循环,并从内部冷却高温涡轮转子构成部401、焊接部120以及低温涡轮转子构成部402。尤其,可得到成为高温的高温涡轮转子构成部401的冷却作用。而且,在空间部440内循环的冷却蒸汽240从冷却蒸汽排出口510、520被排出到低温涡轮转子构成部402的外部。
这样,通过向空间部440内导入冷却蒸汽240的一部分,而从内部冷却高温涡轮转子构成部401和焊接部120,由此能够高效地冷却高温涡轮转子构成部401和焊接部120,并能够无限地减小焊接部120附近的高温涡轮转子构成部401与低温涡轮转子构成部402的温度差。由此,能够?#31181;?#30001;于构成高温涡轮转子构成部401和低温涡轮转子构成部402的材料的线膨胀系数的差而在焊接部120的接合面产生的热应力,能?#29615;?#27490;断裂等。
另外,在由冷却蒸汽供给配管220喷射冷却蒸汽240一侧的高温涡轮转子构成部401以及低温涡轮转子构成部402中,如上所述,?#37096;?#20197;具有向空间部内导入冷却蒸汽240的一部分的冷却蒸汽导入口、以及将在空间部440内循环的冷却蒸汽240排出的冷却蒸汽排出口。即使在该情况下,也与上述情况相同,能够高效地冷却高温涡轮转子构成部401和焊接部126,并能够无限地减小焊接部126附近的高温涡轮转子构成部401与低温涡轮转子构成部402的温度差。由此,能够?#31181;?#30001;于构成高温涡轮转子构成部401和低温涡轮转子构成部402的材料的线膨胀系数的差而在焊接部126的接合面产生的热应力,能?#29615;?#27490;断裂等。
以上,通过一个实施方式具体地说明了本发明,但本发明仅不限于实施方式中的发明,在不脱离其主旨的?#27573;?#20869;可以进行各种变更。

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