[发明专利]蒸汽涡轮机的排气装置

说明书

技术领域

本发明涉及从排气管排出经过了蒸汽涡轮机的转子的蒸汽气流的涡轮机排气装置，特别是涉及高压或中压涡轮机的排气装置。

背景技术

利用锅炉等的蒸汽发生器产生的蒸汽使涡轮机旋转而发电的发电设备一般由高压涡轮机、中压涡轮机或低压涡轮机等相应于蒸汽压力的多个涡轮机构成。从高压涡轮机依次经过直到低压涡轮机而结束了旋转作业的蒸汽最终被导入冷凝器，在此凝结为冷凝水，再次回流到蒸汽发生器。

在紧接着高、中、低压涡轮机的各出口的后边具备引导到更低压侧的涡轮机或冷凝器等的后段的设备的涡轮机排气装置。涡轮机排气装置具有在覆盖涡轮机转子的内部壳体和进一步覆盖内部壳体的外部壳体之间形成的排气室，经过了涡轮机转子的蒸汽通过该排气室被引导到后段的设备。

通常，该排气室由于使从涡轮机流出的轴流方向的蒸汽气流在非常短的距离转向为与此成直角的方向，因此会扰乱蒸汽的流动，容易产生压力损失。特别是，高压涡轮机或中压涡轮机的排气室相比于低压涡轮机的排气室流路尺寸小，并且为了能够承受压力，高压涡轮机或中压涡轮机的各部件做成比低压涡轮机的各部件厚，其结果，高压涡轮机或中压涡轮机的排气室相比于低压涡轮机的排气室也容易受到凸缘等内部部件的影响。

相对于此，例如，具有如下的现有技术(专利文献1)，以与涡轮机最终段动叶片出口部的叶片前端部侧连接的方式设置环状的导流件，通过利用该导流件引导蒸汽气流，实现减轻蒸汽气流的混乱。专利文献1的导流件是组合凸形曲线状的凸缘和圆盘状的蒸汽导向件做成环状导流件，但在实际机器中使用喇叭状的环状导流件的情况也较多。

但是，低压涡轮机的导流件具有将动能变换为压能的扩散器的功能。另外，低压涡轮机的排气室空间上的制约比高压涡轮机或中压涡轮机的排气室少。因此，为了提高扩散器功能，提出了上下不对称(上侧长)的导流件(专利文献2)。

专利文献

专利文献1：日本特开2007-40228号公报

专利文献2：日本特许3776580号公报

另一方面，高压涡轮机或中压涡轮机的排气室在空间上的制约(流道尺寸、各部件厚度)比低压涡轮机的排气室多。若使环状导流件过大(长)会堵塞流道，成为性能劣化的主要原因。因此，以前的高压涡轮机及中压涡轮机的导流件的大部分是呈在圆周方向大致相同(上下对称)的截面形状，难以想到改变该形状的想法。

另外，高压涡轮机或中压涡轮机的排气室相比于低压涡轮机的排气室，轴向的距离短，不能获得充分的扩散器功能。因此，在现有技术中，即使提出在低压涡轮机的导流件改变形状的方案，也难以立刻想到适用于高压涡轮机及中压涡轮机的导流件的想法。

发明内容

但是，本申请的发明人着眼于这一点，进行了详细的三维流体分析的结果，发现了导流件相对于流道空间的占有比对导流件的降低压力损失性能带来较大的影响，现有的导流件不能最大限度地发挥其功能的课题。

本发明的目的在于提供如下的蒸汽涡轮机的排气装置，通过高压涡轮机或中压涡轮机的环状导流件的功能，抑制排气室内的流动的混乱，结果能够进一步降低压力损失，提高涡轮机成套设备的效率。

(1)为了达到上述目的，本发明的蒸汽涡轮机的排气装置具备：内部包含涡轮机转子的排气室内部壳体；包围该排气室内部壳体而形成排气室的排气室外部壳体；以及在固定于涡轮机转子上的、构成最终段的动叶片的下游，与上述排气室内部壳体的外周部连续地设置的环状导流件，将驱动高压涡轮机或中压涡轮机后的排气经由排气管引导到后方的涡轮机，上述导流件具有位于排气管侧的导流件下游部、和位于排气管相反侧的导流件上游部，上述导流件下游部的长度形成为比上述导流件上游部的长度长。

相比于排气室上游侧，在排气室下游侧，由于具有与排气管的接合部，因此空间上的制约少，即使将导流件变长，流道也不会被堵塞。因此，能够将导流件下游部的长度变长。其结果，能够提高导流件的整流功能。

(2)在上述(1)中，优选在从与转子轴正交的截面上的转子中心放射状地画出的假想线上，将从上述导流件的根部至前端部的距离定义为第一距离，将从上述导流件的根部至排气室外部壳体内壁面的距离定义为第二距离，将第一距离相对于第二距离的比定义为导流件占有比，上述导流件形成为上述导流件下游部的导流件占有比大于上述导流件上游部的占有比。

由此，能够提高导流件的整流功能。

(3)在上述(2)中，优选上述导流件下游部与上述导流件上游部之间的导流件占有比是连续的。