專利名稱：蒸汽渦輪、發(fā)電廠及蒸汽渦輪的運(yùn)轉(zhuǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及例如在原子力發(fā)電廠等中使用的蒸汽渦輪、及具備該蒸汽渦輪的發(fā)電廠、以及蒸汽渦輪的運(yùn)轉(zhuǎn)方法，尤其是涉及使原子爐產(chǎn)生的高壓及大流量的蒸汽流入的蒸汽渦輪、及具備該蒸汽渦輪的發(fā)電廠、以及蒸汽渦輪的運(yùn)轉(zhuǎn)方法。
背景技術(shù)：
在原子力發(fā)電廠中，將原子爐產(chǎn)生的蒸汽向蒸汽渦輪引導(dǎo)，使蒸汽渦輪的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，從與該轉(zhuǎn)子連結(jié)的發(fā)電機(jī)得到電力。在原子力發(fā)電廠中使用的蒸汽渦輪通常由原子爐產(chǎn)生的高壓的蒸汽所流入的雙流方式的高壓渦輪與設(shè)置在其后段的低壓渦輪的組合、或者單流方式的高壓渦輪及中壓渦輪與設(shè)置在其后段的低壓渦輪的組合構(gòu)成。需要說明的是,單流方式(single flow)是指蒸汽在蒸汽潤輪內(nèi)沿著一方向流動 的方式，雙流方式(double flow)是指蒸汽從蒸汽潤輪的中央流入而向左右分流的方式。例如，在專利文獻(xiàn)I中記載有一種原子力發(fā)電設(shè)備，其具備由雙流方式的高壓渦輪和設(shè)置在其后段的低壓渦輪的組合構(gòu)成的蒸汽渦輪。在該原子力發(fā)電設(shè)備中，原子爐產(chǎn)生的蒸汽首先向雙流方式的高壓渦輪流入并進(jìn)行作功，然后，由濕分分離加熱器進(jìn)行濕分除去及加熱而向低壓渦輪流入。另外，在專利文獻(xiàn)2中記載有一種原子力發(fā)電系統(tǒng)，具備由單流方式的高壓渦輪及中壓渦輪與設(shè)置在其后段的低壓渦輪的組合構(gòu)成的蒸汽渦輪。在該原子力發(fā)電系統(tǒng)中，原子爐產(chǎn)生的蒸汽首先向單流方式的高壓渦輪流入而作功，由濕分分離器進(jìn)行濕分分離及加熱。然后，蒸汽流入單流方式的中壓渦輪而作功，再次由濕分分離器進(jìn)行濕分分離及加熱，最后流入低壓渦輪。另外，在專利文獻(xiàn)3 6中公開了一種并非面向原子力發(fā)電設(shè)備，但由單流方式的高壓渦輪及雙流方式的中壓渦輪與設(shè)置在其后段的低壓渦輪的組合構(gòu)成的蒸汽渦輪。在先技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I日本特開平7-332018號公報(bào)專利文獻(xiàn)2日本特開昭62-218606號公報(bào)專利文獻(xiàn)3日本特開平7-233704號公報(bào)專利文獻(xiàn)4日本特開平10-266811號公報(bào)專利文獻(xiàn)5日本特表2002-508044號公報(bào)專利文獻(xiàn)6國際公開第97/30272號發(fā)明的概要發(fā)明要解決的課題然而，近年來，從發(fā)電效率向上的觀點(diǎn)出發(fā)，處于由原子爐產(chǎn)生的蒸汽的大容量化及更嚴(yán)峻的蒸汽的高壓化不斷發(fā)展的傾向。如此，當(dāng)高壓化產(chǎn)生的比容積減少為大容量化產(chǎn)生的蒸汽的質(zhì)量流量的增加量以上時(shí)，高壓渦輪的入口處的蒸汽的體積流量減少。如此，在專利文獻(xiàn)I記載的雙流方式的高壓渦輪的情況下，本來就少的體積流量的蒸汽被分流，對應(yīng)于減少的蒸汽流量而設(shè)計(jì)高壓渦輪入口的渦輪葉片的結(jié)果是，高壓渦輪的入口處的葉片高度極端降低。因此，在渦輪壁面(機(jī)室內(nèi)壁面及轉(zhuǎn)子外表面)的附近形成的邊界層內(nèi)的蒸汽占據(jù)蒸汽整體的比例增大，邊界層的損失比較顯眼，蒸汽渦輪的性能有時(shí)會下降。另一方面，在專利文獻(xiàn)2記載的單流方式的高壓渦輪及中壓渦輪中，由于蒸汽在高壓渦輪的入口處未分流，因此不會產(chǎn)生蒸汽的比容積的減少引起的高壓渦輪入口的葉片高度的極端下降。因此，不會發(fā)生邊界層的損失引起的渦輪性能的顯著下降。然而，當(dāng)將專利文獻(xiàn)2記載的單流方式的中壓渦輪的出口的蒸汽壓力(即低壓渦輪的入口壓力)設(shè)計(jì)成與以往的蒸汽渦輪為相同程度時(shí)，由于蒸汽的大容量化，而中壓渦輪的出口處的蒸汽的體積流量增大，因此作用在中壓渦輪上的由蒸汽產(chǎn)生的彎曲力增大。而且，當(dāng)中壓渦輪的出口處的蒸汽的體積流量增大時(shí)，相應(yīng)地需要增加葉片高度，從而作用在中壓渦輪的動葉片及轉(zhuǎn)子上的離心力增大。因此，由于作用在中壓渦輪上的離心力及由蒸汽產(chǎn)生的彎曲力的增大，而難以充分確保中壓渦輪的強(qiáng)度。當(dāng)然，若提升中壓渦輪的出口處的蒸汽壓力，則能夠抑制蒸汽的體積流量的增加，但低壓渦輪的入口壓力會上升，而需要在低壓渦輪中進(jìn)一步降低蒸汽壓力，從而低壓渦輪的軸向長度(級數(shù))增大。因此，在提高中壓渦輪的出口處的蒸汽壓力方面存在極限。如此，若考慮原子爐產(chǎn)生的蒸汽的大容量化和更嚴(yán)峻的蒸汽的高壓化不斷發(fā)展的傾向，則預(yù)想到將來在專利文獻(xiàn)I及2記載的蒸汽渦輪中可能無法應(yīng)對上述的問題。因此，本申請發(fā)明者為了實(shí)現(xiàn)能夠應(yīng)對原子爐產(chǎn)生的蒸汽的大容量化和更嚴(yán)峻的蒸汽的高壓化的蒸汽渦輪，而進(jìn)行了仔細(xì)研究。本申請發(fā)明者想到了首先將專利文獻(xiàn)3 6公開的蒸汽渦輪適用于原子力發(fā)電設(shè)備，并將單流方式的高壓渦輪與雙流方式的中壓渦輪組合的情況。圖6是表示單流方式的高壓渦輪與雙流方式的中壓渦輪組合的蒸汽渦輪的圖。如該圖所示，蒸汽渦輪100具有單流方式的高壓渦輪102和雙流方式的中壓渦輪104。由原子爐(未圖示)產(chǎn)生的蒸汽在高壓渦輪102中進(jìn)行了作功之后，在中壓渦輪104中再作功，而向低壓渦輪(未圖示)流入。在蒸汽渦輪100中，高壓渦輪102為單流方式，蒸汽在高壓渦輪102的入口處未分流，因此無需使高壓渦輪102的入口處的葉片高度極端降低。因此，幾乎不會發(fā)生邊界層的損失引起的渦輪性能的下降。另外，由于中壓渦輪104為雙流方式且流入到中壓渦輪104中的蒸汽不分流，因此中壓渦輪104的出口處的蒸汽的體積流量不怎么多。因此，幾乎不會發(fā)生作用在中壓渦輪104的轉(zhuǎn)子上的離心力及蒸汽的彎曲力的增大引起的中壓渦輪104的強(qiáng)度的問題。然而，在蒸汽渦輪100的情況下，為了高壓渦輪102的排氣區(qū)域(圖6中，A所示的部位)而需要騰出大的空間，因此轉(zhuǎn)子整體的軸向長度變長。而且，全量的蒸汽在再熱生產(chǎn)線106中從高壓渦輪102朝向中壓渦輪104流動，因此再熱生產(chǎn)線106必須使用大徑管，結(jié)果是再熱生產(chǎn)線106的向中壓渦輪104的入口的連接部位(圖6中，B所示的部位)需要大的空間，這也會導(dǎo)致轉(zhuǎn)子整體的軸向長度的增大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述的情況而作出，目的在于提供一種能夠應(yīng)對蒸汽的大容量化和更嚴(yán)峻的蒸汽的高壓化，且能實(shí)現(xiàn)緊湊化的蒸汽渦輪及具備該蒸汽渦輪的發(fā)電廠、以及蒸汽渦輪的運(yùn)轉(zhuǎn)方法。用于解決課題的手段本發(fā)明的蒸汽渦輪的特征在于，具備單流方式的高中壓渦輪，其使從蒸汽入口導(dǎo)入的蒸汽經(jīng)由高壓部及該高壓部的后流側(cè)的中壓部而向蒸汽出口流動；單流方式的中壓渦輪；以及蒸汽通路，其將所述高中壓渦輪的所述高壓部與所述中壓部之間的位置連通于所述中壓渦輪的入口，其中，通過了所述高中壓渦輪的所述高壓部的蒸汽的一部分經(jīng)由所述蒸汽通路而被導(dǎo)向所述中壓渦輪。在此,單流方式(single flow)是指蒸汽在蒸汽潤輪內(nèi)沿著一方向流動的方式,雙流方式(double flow)是指蒸汽從蒸汽潤輪的中央流入而向左右分流的方式?！ぴ谏鲜稣羝麥u輪中，設(shè)置單流方式的高中壓渦輪及中壓渦輪，并在高中壓渦輪的高壓部與中壓部之間的位置上連接蒸汽通路，通過了高中壓渦輪的高壓部的蒸汽的一部分經(jīng)由蒸汽通路而被導(dǎo)向中壓渦輪，該蒸汽的其余部分直接流過高中壓渦輪的中壓部。在此，由于高中壓渦輪為單流方式，因此蒸汽在高中壓渦輪的蒸汽入口側(cè)(高壓部)不分流。由此，即使發(fā)生了比蒸汽的大容量化更嚴(yán)峻的蒸汽的高壓化，也無需使高中壓渦輪的蒸汽入口側(cè)(高壓部)的葉片高度極端降低。因此，能夠抑制邊界層的損失引起的渦輪性能的下降。另外，雖然高中壓渦輪及中壓渦輪為單流方式，但向高中壓渦輪的高壓部流入的蒸汽的一部分在中途被分流而流過中壓渦輪，因此能抑制高中壓渦輪的中壓部及中壓渦輪的出口處的蒸汽的體積流量。由此，能夠抑制作用在高中壓渦輪及中壓渦輪上的離心力及蒸汽的彎曲力。而且，通過了高中壓渦輪的高壓部的蒸汽中的未導(dǎo)向中壓渦輪的部分不是暫時(shí)向外部排氣，而是直接流過中壓部，因此在高中壓渦輪的高壓部無需設(shè)置獨(dú)自的排氣區(qū)域，相應(yīng)地轉(zhuǎn)子整體的軸向長度變短。而且，經(jīng)由蒸汽通路而導(dǎo)向中壓渦輪的是蒸汽的一部分，蒸汽通路不需要太大徑，因此蒸汽通路的向中壓渦輪的入口連接的連接部位比較緊湊，相應(yīng)地轉(zhuǎn)子整體的軸向長度縮短。在上述蒸汽渦輪中，所述高中壓渦輪和所述中壓渦輪優(yōu)選收納在同一機(jī)室內(nèi)。在蒸汽渦輪100 (參照圖6)中，由于在高壓渦輪102的排氣區(qū)域A及再熱生產(chǎn)線106的連接部位B處需要大空間，因此包括高壓渦輪102及中壓渦輪104在內(nèi)的轉(zhuǎn)子整體的軸向長度變長。因此，當(dāng)將高壓渦輪102及中壓渦輪104收納在同一機(jī)室內(nèi)并利用兩個(gè)軸承來支承高壓渦輪102及中壓渦輪104的轉(zhuǎn)子整體時(shí)，會發(fā)生軸振動。由此，蒸汽渦輪100必須將機(jī)室結(jié)構(gòu)分離成收納高壓渦輪102的高壓機(jī)室與收納中壓渦輪104的中壓機(jī)室，為此，需要在各個(gè)機(jī)室的轉(zhuǎn)子貫通部分設(shè)置軸承108及填料110。因此，軸承的摩擦損失、從填料的蒸汽泄漏成為問題。相對于此，在上述蒸汽渦輪中，如上所述，在高中壓渦輪的高壓部無需設(shè)置獨(dú)自的排氣區(qū)域，而且蒸汽通路的向中壓渦輪的入口連接的連接部位比較緊湊。因此，轉(zhuǎn)子整體的軸向長度縮短，軸振動幾乎不會成為問題，因此能夠?qū)⒏咧袎簻u輪及中壓渦輪收納在同一機(jī)室內(nèi)，結(jié)果是能夠減少軸承及填料的數(shù)目。因此，能夠抑制軸承引起的摩擦損失和從填料的蒸汽泄漏。上述蒸汽渦輪優(yōu)選還具備濕分分離機(jī)構(gòu)，該濕分分離機(jī)構(gòu)設(shè)置于所述蒸汽通路并將在該蒸汽通路中流動的蒸汽的濕分分離。通過設(shè)置所述抽氣通路，而能夠在此具備濕分分離機(jī)構(gòu)。通過該濕分分離機(jī)構(gòu)，將在高中壓渦輪的中途被分流而導(dǎo)向中壓渦輪的蒸汽的濕分除去，由此能夠防止蒸汽中含有的水滴引起的中壓渦輪的酸蝕或性能下降。需要說明的是，濕分分離機(jī)構(gòu)可以使用例如人字紋型或金屬絲網(wǎng)型的除霧器。另外，上述蒸汽渦輪優(yōu)選還具備加熱機(jī)構(gòu)，該加熱機(jī)構(gòu)設(shè)置于所述蒸汽通路并對在該蒸汽通路中流動的蒸汽進(jìn)行加熱。通過設(shè)置所述抽氣通路，而能夠在此具備加熱機(jī)構(gòu)。通過該加熱機(jī)構(gòu)，對在高中壓渦輪的中途被分流而導(dǎo)向中壓渦輪的蒸汽進(jìn)行加熱，由此能夠提高蒸汽渦輪的循環(huán)熱效率。在上述蒸汽渦輪中，在所述高中壓渦輪的所述中壓部中流動的蒸汽的流量與在所述中壓渦輪中流動的蒸汽的流量優(yōu)選大致相等。如此，通過向高中壓渦輪的中壓部和中壓渦輪大致均等地分配蒸汽，而能夠均等地抑制作用在高中壓渦輪及中壓渦輪上的離心力及蒸汽的彎曲力。在上述蒸汽渦輪中，優(yōu)選的是，所述高中壓渦輪與所述中壓渦輪配置在同一軸上，所述高中壓渦輪中的蒸汽流動的方向與所述中壓渦輪中的蒸汽流動的方向彼此為相反方向。由此，作用在高中壓渦輪上的推力與作用在中壓渦輪上的推力的一部分相抵，因此能夠?qū)崿F(xiàn)為了消除推力而設(shè)置的虛設(shè)物的小型化。本發(fā)明的發(fā)電廠的特征在于，具備上述蒸汽渦輪。由此，能夠以緊湊的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)應(yīng)對蒸汽的大容量化和更嚴(yán)峻的蒸汽的高壓化的、大輸出且高效率的發(fā)電廠。由此，發(fā)電廠的建設(shè)成本也減少。另外，本發(fā)明的蒸汽渦輪的運(yùn)轉(zhuǎn)方法中，所述蒸汽渦輪具有單流方式的高中壓渦輪，其在蒸汽入口與蒸汽出口之間設(shè)有高壓部及該高壓部的后流側(cè)的中壓部；單流方式的中壓渦輪，所述蒸汽渦輪的運(yùn)轉(zhuǎn)方法的特征在于，具備使從所述高中壓渦輪的蒸汽入口導(dǎo)入的蒸汽在所述高壓部膨脹的步驟；使通過了所述高中壓渦輪的所述高壓部的蒸汽分流成第一蒸汽和第二蒸汽的步驟；使所述第一蒸汽在所述高中壓渦輪的所述中壓部膨脹，并將所述第二蒸汽導(dǎo)入所述中壓渦輪而使其在該中壓渦輪膨脹的步驟。在該蒸汽渦輪的運(yùn)轉(zhuǎn)方法中，通過了高中壓渦輪的高壓部的蒸汽分流成第一蒸汽和第二蒸汽，第一蒸汽直接流過高中壓渦輪的中壓部，而第二蒸汽被導(dǎo)向中壓渦輪。需要說明的是，也可以設(shè)置將高中壓渦輪的高壓部與中壓部之間的位置連通于中壓渦輪的入口的蒸汽通路，并經(jīng)由該蒸汽通路而將第二蒸汽導(dǎo)向中壓渦輪。在此，由于高中壓渦輪為單流方式，因此蒸汽在高中壓渦輪的蒸汽入口側(cè)(高壓部)不分流。由此，即使發(fā)生了比蒸汽的大容量化更嚴(yán)峻的蒸汽的高壓化，也無需使高中壓渦輪的蒸汽入口側(cè)(高壓部)的葉片高度極端降低。因此，能夠抑制邊界層的損失引起的渦輪性能的下降。
另外，雖然高中壓渦輪及中壓渦輪為單流方式，但向高中壓渦輪的高壓部流入的蒸汽的一部分在中途被分流而流過中壓渦輪，因此能抑制高中壓渦輪的中壓部及中壓渦輪的出口處的蒸汽的體積流量。由此，能夠抑制作用在高中壓渦輪及中壓渦輪上的離心力及蒸汽的彎曲力。而且，通過了高中壓渦輪的高壓部的蒸汽中的未導(dǎo)向中壓渦輪的部分不是暫時(shí)向外部排氣，而是直接流過中壓部，因此在高中壓渦輪的高壓部無需設(shè)置獨(dú)自的排氣區(qū)域，相應(yīng)地轉(zhuǎn)子整體的軸向長度變短。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，由于設(shè)置單流方式的高中壓渦輪及中壓渦輪，并在高中壓渦輪的高壓部與中壓部之間的位置上連接蒸汽通路，因此通過了高中壓渦輪的高壓部的蒸汽中，一部分直接流過高中壓渦輪的中壓部，其余部分經(jīng)由蒸汽通路而流入中壓渦輪。 在此，由于高中壓渦輪為單流方式，因此蒸汽在高中壓渦輪的蒸汽入口側(cè)(高壓部)不分流。由此，即使發(fā)生了比蒸汽的大容量化更嚴(yán)峻的蒸汽的高壓化，也無需使高中壓渦輪的蒸汽入口側(cè)(高壓部)的葉片高度極端降低。因此，能夠抑制邊界層的損失引起的渦輪性能的下降。另外，雖然高中壓渦輪及中壓渦輪為單流方式，但向高中壓渦輪的高壓部流入的蒸汽的一部分在中途被分流而流過中壓渦輪，因此能抑制高中壓渦輪的中壓部及中壓渦輪的出口處的蒸汽的體積流量。由此，能夠抑制作用在高中壓渦輪及中壓渦輪上的離心力及蒸汽的彎曲力。而且，通過了高中壓渦輪的高壓部的蒸汽中的未導(dǎo)向中壓渦輪的部分不是暫時(shí)向外部排氣，而是直接流過中壓部，因此在高中壓渦輪的高壓部無需設(shè)置獨(dú)自的排氣區(qū)域，相應(yīng)地轉(zhuǎn)子整體的軸向長度變短。而且，經(jīng)由蒸汽通路而導(dǎo)向中壓渦輪的是蒸汽的一部分，蒸汽通路不需要太大徑，因此蒸汽通路的向中壓渦輪的入口連接的連接部位比較緊湊，相應(yīng)地轉(zhuǎn)子整體的軸向長度縮短。


圖I是表示第一實(shí)施方式的蒸汽渦輪的結(jié)構(gòu)例的圖。圖2是表示第二實(shí)施方式的蒸汽渦輪的結(jié)構(gòu)例的圖。圖3是表示具備圖2所示的蒸汽渦輪的原子力發(fā)電設(shè)備的結(jié)構(gòu)例的圖。圖4是表示濕分分離加熱器的結(jié)構(gòu)例的剖視圖。圖5是表示人字紋型的除霧器的結(jié)構(gòu)例的立體圖。圖6是表示將單流方式的高壓渦輪與雙流方式的中壓渦輪組合而成的蒸汽渦輪的圖。
具體實(shí)施例方式以下，按照附圖，說明本發(fā)明的實(shí)施方式。其中，本實(shí)施方式記載的結(jié)構(gòu)部件的尺寸、材質(zhì)、形狀、其相對的配置等只要沒有特定的記載，就不是將本發(fā)明的范圍限定于此，只不過是說明例。需要說明的是，以下說明的蒸汽渦輪特別優(yōu)選使用于蒸汽的體積流量大的原子力發(fā)電設(shè)備，但在包含火力發(fā)電設(shè)備的其他的設(shè)備中當(dāng)然也可以適用本發(fā)明的蒸汽渦輪。[第一實(shí)施方式]以下，說明使用于原子力發(fā)電設(shè)備的第一實(shí)施方式的蒸汽渦輪。圖I是表示第一實(shí)施方式的蒸汽渦輪的圖。如該圖所示，蒸汽渦輪I包括單流方式的高中壓渦輪2、單流方式的中壓渦輪4、及設(shè)置在高中壓渦輪2與中壓渦輪4之間的蒸汽通路6。高中壓渦輪2具有蒸汽入口側(cè)的高壓部2A和蒸汽出口側(cè)的中壓部2B。原子爐產(chǎn)生的高壓的蒸汽流過高壓部2A。另一方面，通過了高壓部2A的蒸汽的一部分(未經(jīng)由蒸汽通路6而導(dǎo)向中壓渦輪4的部分)流過中壓部2B。高中壓渦輪2的中壓部2B與未圖示的低壓渦輪連接，從該中壓部2B流出的蒸汽由濕分分離加熱器再次加熱之后，被導(dǎo)向低壓渦輪。中壓渦輪4優(yōu)選收納在與高中壓渦輪2同一機(jī)室(高中壓機(jī)室)內(nèi)。由此，能夠使設(shè)置在高中壓機(jī)室的轉(zhuǎn)子貫通部分上的軸承8及填料10的數(shù)目為最小限度(各2個(gè))，從而能夠抑制軸承8產(chǎn)生的摩擦損失和從填料10的蒸汽泄漏。需要說明的是，在本實(shí)施方式中，能夠?qū)⒏咧袎簻u輪2和中壓渦輪4收納在同一機(jī)室內(nèi)的原因是，如后所述，與圖6所示的蒸汽渦輪100相比，轉(zhuǎn)子整體的軸向長度縮短，難以引起軸振動。經(jīng)由蒸汽通路6而在高中壓渦輪2的中途(高壓部2A與低壓部2B之間)被分流的蒸汽流過中壓渦輪4。而且，中壓渦輪4與未圖示的低壓渦輪連接，從中壓渦輪4流出的蒸汽由濕分分離加熱器再次加熱之后，被導(dǎo)向低壓渦輪。需要說明的是，中壓渦輪4的出口處的蒸汽的壓力并未特別限定，但可以設(shè)定為與高中壓渦輪2的出口(中壓部2B的出口)處的蒸汽的壓力同等。從高中壓渦輪2和中壓渦輪4流出的蒸汽在一次合流之后向低壓渦輪流入，或不合流而向同一規(guī)格的低壓渦輪流入。另外，中壓渦輪4以高中壓渦輪2中的蒸汽流動方向與中壓渦輪4中的蒸汽流動方向成為反方向的方式配置。由此，作用在高中壓渦輪2上的推力Fl與作用在中壓渦輪4上的推力F2 —部分相抵，因此能夠?qū)崿F(xiàn)為了消除推力而設(shè)置的虛設(shè)物12的小型化。蒸汽通路6的一端連接在高中壓渦輪2的高壓部2A及中壓部2B之間，另一端連接在中壓渦輪4的入口。蒸汽通路6的直徑優(yōu)選根據(jù)在蒸汽通路6中流動的蒸汽量，考慮壓力損失來決定。需要說明的是，蒸汽通路6既可以僅形成在收納高中壓渦輪2及中壓渦輪4的高中壓機(jī)室的內(nèi)部，也可以一部分形成在高中壓機(jī)室的外部。若蒸汽通路6僅形成在高中壓機(jī)室的內(nèi)部，則能夠?qū)崿F(xiàn)包括輔機(jī)在內(nèi)的渦輪整體的緊湊化。而且，若蒸汽流路6的一部分形成在高中壓機(jī)室的外部，則后述的濕分分離機(jī)構(gòu)或加熱機(jī)構(gòu)的附加變得容易?？梢詫⒃谡羝?中流動的蒸汽量設(shè)定為通過了高中壓渦輪2的高壓部2A的蒸汽的大致一半，并使在高中壓渦輪2的中壓部2B中流動的蒸汽量與在中壓渦輪4中流動的蒸汽量大致相等。由此，能夠向高中壓渦輪2的中壓部2A和中壓渦輪4分配大致均等的蒸汽，從而能夠均等地抑制作用在高中壓渦輪2及中壓渦輪4上的離心力及蒸汽的彎曲力。如以上說明所示，本實(shí)施方式的蒸汽渦輪I具備從蒸汽入口導(dǎo)入的蒸汽經(jīng)由高壓部2A及該高壓部2A的后流側(cè)的中壓部2B而向蒸汽出口流動的單流方式的高中壓渦輪2、單流方式的中壓渦輪4、將高中壓渦輪2的高壓部2A與中壓部2B之間的位置連通在中壓渦輪4的入口的蒸汽通路6，通過了高中壓渦輪2的高壓部2A的蒸汽的一部分經(jīng)由蒸汽通路6而被導(dǎo)向中壓渦輪4。并且，從高中壓渦輪2的蒸汽入口導(dǎo)入的蒸汽在高壓部2A中膨脹了之后，直接分流成流過中壓部2B的蒸汽(第一蒸汽)和被導(dǎo)向中壓渦輪4的蒸汽(第二蒸汽)。然后，第一蒸汽在高中壓渦輪2的中壓部2A膨脹，被導(dǎo)向低壓渦輪(未圖示)。另一方面，第二蒸汽在中壓渦輪4中膨脹，被導(dǎo)向低壓渦輪(未圖示)。根據(jù)本實(shí)施方式的蒸汽渦輪1，由于設(shè)置單流方式的高中壓渦輪2及中壓渦輪4，并配設(shè)將高中壓渦輪2的高壓部2A與中壓部2B之間的位置與中壓渦輪4連通的蒸汽通路6，因此通過了高中壓渦輪2的高壓部2A的蒸汽中，一部分直接流過高中壓渦輪2的中壓部2B,其余部分經(jīng)由蒸汽通路6而流入中壓渦輪4。在此，由于高中壓渦輪2為單流方式，蒸汽在高中壓渦輪2的蒸汽入口側(cè)(高壓部 2A)不分流。由此，即使發(fā)生比蒸汽的大容量化更嚴(yán)峻的蒸汽的高壓化，也無需使高中壓渦輪2的蒸汽入口側(cè)(高壓部2A)的葉片高度極端降低。因此，能夠抑制邊界層的損失引起的渦輪性能的下降。另外，高中壓渦輪2及中壓渦輪4為單流方式，但流入高中壓渦輪2的高壓部2A的蒸汽的一部分在中途被分流而流過中壓渦輪4 (換言之，高中壓渦輪2的中壓部2B及中壓渦輪4實(shí)現(xiàn)模擬性的雙流方式)，因此能抑制高中壓渦輪2的中壓部2B和中壓渦輪4的出口處的蒸汽的體積流量。由此，能夠抑制作用在高中壓渦輪2及中壓渦輪4上的離心力及蒸汽的彎曲力的增大。而且，通過了高中壓渦輪2的高壓部2A的蒸汽中的未導(dǎo)向中壓渦輪4的部分不是暫時(shí)向外部排氣，而是直接流過中壓部2B，因此無需設(shè)置與圖6所示的高壓渦輪102的排氣區(qū)域A相當(dāng)?shù)牟糠?。S卩，如圖I所示，蒸汽渦輪I中的排氣區(qū)域僅為高中壓渦輪2的中壓部2B的出口部分(圖I中，C所示的部位)和中壓渦輪4的出口部分(圖I中，D所示的部位)，無需對于高中壓渦輪2的高壓部2A而設(shè)置獨(dú)自的排氣區(qū)域。另外，由蒸汽通路6分流的是蒸汽的一部分，能夠使蒸汽通路6比圖6所示的再熱生產(chǎn)線106的直徑小，因此蒸汽通路6的向中壓渦輪4的入口連接的連接部位(圖I中，E所示的部位)不那么需要空間。由此，蒸汽渦輪I比蒸汽渦輪100的轉(zhuǎn)子整體的軸向長度縮短，因此軸振動幾乎不會成為問題，能夠?qū)⒏咧袎簻u輪2和中壓渦輪4收納在同一機(jī)室(高中壓機(jī)室)內(nèi)。由此，能夠使設(shè)置在高中壓機(jī)室的轉(zhuǎn)子貫通部分上的軸承8及填料10的數(shù)目為最小限度(各2個(gè))而抑制軸承8產(chǎn)生的摩擦損失和從填料10的蒸汽泄漏。[第二實(shí)施方式]圖2是表示第二實(shí)施方式的蒸汽渦輪的圖。圖3是表示具備圖2所示的蒸汽渦輪的原子力發(fā)電設(shè)備的結(jié)構(gòu)例的圖。需要說明的是，圖2所示的蒸汽渦輪20除了在蒸汽通路6上設(shè)有濕分分離加熱器22的點(diǎn)之外，與第一實(shí)施方式的蒸汽渦輪I共通。因此，在此，對于與第一實(shí)施方式的蒸汽渦輪I共通的部分，標(biāo)注與圖I相同的符號而省略其說明。如圖2所示，蒸汽渦輪20的濕分分離加熱器22設(shè)置在蒸汽通路6上，將從高中壓渦輪2分流的蒸汽的濕分除去，并對該蒸汽進(jìn)行加熱。
如此，利用濕分分離加熱器22將在高中壓渦輪2的中途被分流的蒸汽的濕分除去，然后對蒸汽進(jìn)行加熱，由此防止蒸汽中含有的水滴引起的中壓渦輪4的酸蝕或性能下降，并能夠提高蒸汽渦輪20的循環(huán)熱效率。如圖3所示，原子力發(fā)電設(shè)備30具有高中壓渦輪2及中壓渦輪4和設(shè)置在它們的后段的低壓渦輪32。在高中壓渦輪2及中壓渦輪4與低壓渦輪32之間設(shè)有濕分分離加熱器34。通過了高中壓渦輪2的中壓部2B及中壓渦輪4的蒸汽由濕分分離加熱器34將濕分除去并加熱。而且，通過了雙流方式的低壓渦輪32的蒸汽由凝汽器36凝汽，向原子爐傳送。如此，在高中壓渦輪2的中途被分流的蒸汽由濕分分離加熱器22再次加熱，并且從高中壓渦輪2及中壓渦輪4朝向低壓渦輪32的蒸汽由濕分分離加熱器34再次加熱，由此能夠大幅提聞循環(huán)熱效率。需要說明的是，上述的濕分分離加熱器22及34只要將蒸汽含有的濕分除去，并能夠?qū)⒃撜羝訜峒纯桑梢允褂萌我獾慕Y(jié)構(gòu)，但也可以使用例如以下的結(jié)構(gòu)。圖4是表示濕分分離加熱器的結(jié)構(gòu)例的剖視圖。該圖所示的濕分分離加熱器在圓筒狀的主體40內(nèi)收納有加熱器管42、除霧器44及整流多孔板46。濕分分離及加熱的對象的蒸汽(循環(huán)蒸汽)從循環(huán)蒸汽入口 50流入到主體40內(nèi)，暫時(shí)向下方流動之后，向上方流動，最終從循環(huán)蒸汽出口 52排出。循環(huán)蒸汽在主體40內(nèi)朝向循環(huán)蒸汽出口 52流動的中途，由整流多孔板46整流，由除霧器44將濕分分離之后，由加熱器管42加熱。需要說明的是，由除霧器44分離后的濕分經(jīng)由泄放排出口 58從主體40排出。加熱器管42由例如U字形的帶翅片的管構(gòu)成。并且，從加熱蒸汽入口 54導(dǎo)入的加熱蒸汽在加熱器管42的內(nèi)側(cè)流動，通過了除霧器44的循環(huán)蒸汽在加熱器管42的外側(cè)流動。由此，在加熱蒸汽與循環(huán)蒸汽之間進(jìn)行熱交換，而將循環(huán)蒸汽加熱。需要說明的是，將循環(huán)蒸汽加熱后的加熱蒸汽經(jīng)由加熱蒸汽出口 56從加熱器管42排出。除霧器44能夠使用人字紋型的除霧器。圖5是表示人字紋型的除霧器的結(jié)構(gòu)例的立體圖。該圖所示的除霧器44在上部和下部的框60、62上安裝有多個(gè)曲板64。在曲板64上，按照彎曲部位安裝有捕集板66。沿著曲板64的壁面流動的循環(huán)蒸汽中的濕分與曲板3碰撞而順著捕集板66流向下方，流落到下部的槽68內(nèi)。由此，循環(huán)蒸汽中的濕分被分離。或者除霧器44也可以取代圖5所示的人字紋型的結(jié)構(gòu)而使用金屬絲網(wǎng)型的結(jié)構(gòu)。在金屬絲網(wǎng)型的除霧器44中，當(dāng)循環(huán)蒸汽與除霧器44碰撞時(shí)，濕分作為水滴而附著在金屬絲的表面，因重力而落下，由此，循環(huán)蒸汽中的濕分被分離。如以上說明那樣，根據(jù)本實(shí)施方式的蒸汽渦輪20，由于在蒸汽通路6上設(shè)置了濕分分離加熱器22，因此除了關(guān)于蒸汽渦輪I說明的作用效果之外，還能得到防止蒸汽中含有的水滴引起的中壓渦輪4的酸蝕或性能下降并提高蒸汽渦輪20的循環(huán)熱效率這樣有利的效果。而且，在高中壓渦輪2及中壓渦輪4與低壓渦輪32之間設(shè)置濕分分離加熱器34，作為循環(huán)整體而進(jìn)行基于濕分分離加熱器22及34的2階段的再熱，由此能夠大幅提高循環(huán)熱效率。需要說明的是，在圖2及3所示的例子中，使用包括將蒸汽的濕分除去的濕分分離器和將蒸汽加熱的加熱器在內(nèi)的濕分分離加熱器22及34，但也可以取代濕分分離加熱器22及34而單獨(dú)使用濕分分離機(jī)構(gòu)。這種情況下，例如，蒸汽通路6僅形成在高中壓機(jī)室的內(nèi)部的情況下，能夠?qū)⑷俗旨y型的除霧器、金屬絲網(wǎng)型等的濕分分離機(jī)構(gòu)裝入高中壓機(jī)室內(nèi)部的蒸汽通路6。而且，若蒸汽流路6的一部分形成在高中壓機(jī)室的外部，則能夠?qū)⒕哂腥俗旨y型或金屬絲網(wǎng)型等的結(jié)構(gòu)的濕分分離器設(shè)置在渦輪的附近。以上，詳細(xì)說明了本發(fā)明的實(shí)施方式，但本發(fā)明并未限定于此，在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)，當(dāng)然可以進(jìn)行各種改良和變形。例如，在上述的實(shí)施方式中，說明了將高中壓渦輪2和中壓渦輪4收納在同一機(jī)室(高中壓機(jī)室)內(nèi)的例子，但當(dāng)然也可以將高中壓渦輪2和中壓渦輪4收納在不同的機(jī)室內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種蒸汽渦輪，其特征在于， 具備 單流方式的高中壓渦輪，其使從蒸汽入口導(dǎo)入的蒸汽經(jīng)由高壓部及該高壓部的后流側(cè)的中壓部而向蒸汽出口流動； 單流方式的中壓渦輪；以及 蒸汽通路，其將所述高中壓渦輪的所述高壓部與所述中壓部之間的位置連通于所述中壓渦輪的入口， 通過了所述高中壓渦輪的所述高壓部的蒸汽的一部分經(jīng)由所述蒸汽通路而被導(dǎo)向所述中壓渦輪。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的蒸汽渦輪，其特征在于， 所述高中壓渦輪和所述中壓渦輪收納在同一機(jī)室內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的蒸汽渦輪，其特征在于， 還具備濕分分離機(jī)構(gòu)，該濕分分離機(jī)構(gòu)設(shè)置于所述蒸汽通路并將在該蒸汽通路中流動的蒸汽的濕分分離。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的蒸汽渦輪，其特征在于， 還具備加熱機(jī)構(gòu)，該加熱機(jī)構(gòu)設(shè)置于所述蒸汽通路并對在該蒸汽通路中流動的蒸汽進(jìn)行加熱。
5.根據(jù)權(quán)利要求I 4中任一項(xiàng)所述的蒸汽渦輪，其特征在于， 在所述高中壓渦輪的所述中壓部中流動的蒸汽的流量與在所述中壓渦輪中流動的蒸汽的流量大致相等。
6.根據(jù)權(quán)利要求I 4中任一項(xiàng)所述的蒸汽渦輪，其特征在于， 所述高中壓渦輪與所述中壓渦輪配置在同一軸上， 所述高中壓渦輪中的蒸汽流動的方向與所述中壓渦輪中的蒸汽流動的方向彼此為相反方向。
7.一種發(fā)電廠，其具備權(quán)利要求I 6中任一項(xiàng)所述的蒸汽渦輪。
8.一種蒸汽渦輪的運(yùn)轉(zhuǎn)方法，所述蒸汽渦輪具有單流方式的高中壓渦輪，其在蒸汽入口與蒸汽出口之間設(shè)有高壓部及該高壓部的后流側(cè)的中壓部；單流方式的中壓渦輪，所述蒸汽渦輪的運(yùn)轉(zhuǎn)方法的特征在于，具備 使從所述高中壓渦輪的蒸汽入口導(dǎo)入的蒸汽在所述高壓部膨脹的步驟； 使通過了所述高中壓渦輪的所述高壓部的蒸汽分流成第一蒸汽和第二蒸汽的步驟； 使所述第一蒸汽在所述高中壓渦輪的所述中壓部膨脹，并將所述第二蒸汽導(dǎo)入所述中壓渦輪而使其在該中壓渦輪膨脹的步驟。
全文摘要
蒸汽渦輪(1)具備單流方式的高中壓渦輪(2)及中壓渦輪(4)、在高中壓渦輪(2)的中途將一部分蒸汽導(dǎo)向中壓渦輪(4)的蒸汽通路(6)。高中壓渦輪(2)具有蒸汽入口側(cè)的高壓部(2A)及蒸汽出口側(cè)的中壓部(2B)。蒸汽通路(6)從高中壓渦輪(2)的高壓部(2A)與中壓部(2B)之間的位置將通過了高壓部(2A)的蒸汽的一部分導(dǎo)向中壓渦輪(4)。
文檔編號F01D25/24GK102985642SQ201180031768
公開日2013年3月20日 申請日期2011年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月6日
發(fā)明者丸山隆 申請人:三菱重工業(yè)株式會社