蒸汽渦輪發(fā)電設(shè)備的冷卻方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種蒸汽渦輪發(fā)電設(shè)備的冷卻方法及裝置，有效地冷卻處于在一個殼體內(nèi)收容有多個蒸汽渦輪的對流殼體一體式蒸汽渦輪的高溫環(huán)境的工作蒸汽導(dǎo)入部附近。在一個殼體內(nèi)收容有高壓渦輪部(31a)和中壓渦輪部(32a)的對流殼體一體式蒸汽渦輪(40)中，利用平衡環(huán)(10)分隔高壓渦輪部(31a)和中壓渦輪部(32a)，在平衡環(huán)沿徑向設(shè)置有冷卻蒸汽供給路徑(101)和冷卻蒸汽排出路徑(103)。通過將比經(jīng)過初級靜葉片(8a1)后的蒸汽低溫且比該蒸汽的壓力大的高壓渦輪部(31a)的抽氣蒸汽或排氣蒸汽(s1)供給到冷卻蒸汽供給路徑(101)，使該蒸汽(s1)遍布間隙(721)、(723)，提高平衡環(huán)(10)和渦輪轉(zhuǎn)子(7)的冷卻效果。將用于冷卻后的冷卻蒸汽(s1)從冷卻蒸汽排出路徑(103)向后級側(cè)蒸汽渦輪供給蒸汽的排氣蒸汽管(44)排出。
【專利說明】蒸汽渦輪發(fā)電設(shè)備的冷卻方法及裝置
[0001]本申請是申請日為2009年10月15日、發(fā)明名稱為“蒸汽渦輪發(fā)電設(shè)備的冷卻方法及裝置”、申請?zhí)枮?00980157134.1的發(fā)明專利申請的分案申請。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種蒸汽渦輪發(fā)電設(shè)備的冷卻方法及裝置，在具有將多個渦輪部收容在一個殼體內(nèi)，并利用平衡密封部對該多個渦輪部之間進行分隔的對流殼體一體式蒸汽渦輪的蒸汽渦輪發(fā)電設(shè)備中，提高配置在該平衡密封部以及該平衡密封部的內(nèi)側(cè)的轉(zhuǎn)子軸的冷卻效果。

【背景技術(shù)】
[0003]近年來，節(jié)省能源和保護環(huán)境(減少Co2排放)的必要性正在得到呼吁，在蒸汽渦輪發(fā)電機中，也正在要求大容量化和提高熱效率。熱效率的提高是通過提高工作蒸汽的溫度和壓力進行的。并且，在渦輪轉(zhuǎn)子中，渦輪轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)會產(chǎn)生高的應(yīng)力。因此，渦輪轉(zhuǎn)子需要耐高溫、耐高應(yīng)力，在工作蒸汽的高溫化趨勢中，渦輪轉(zhuǎn)子的冷卻技術(shù)成為重要課題。
[0004]另一方面，隨著蒸汽渦輪發(fā)電機的大容量化趨勢，正在從單殼體式的蒸汽渦輪過渡到串聯(lián)混合式(夕、巧^ y y V )的蒸汽渦輪發(fā)電機，該串聯(lián)緊湊式的蒸汽渦輪發(fā)電機將高壓渦輪、中壓渦輪、低壓渦輪等收容在不同殼體內(nèi)，并在同一軸線上連結(jié)上述各級渦輪以及發(fā)電機的各軸。
[0005]在這種形式的發(fā)電機中，在鍋爐設(shè)置一級以上的再熱器，并利用再熱器對從各級的蒸汽渦輪排出的排氣蒸汽進行再加熱，將其作為再熱蒸汽供給到低壓側(cè)的蒸汽渦輪。并且，通過將多級的蒸汽渦輪的轉(zhuǎn)子軸和發(fā)電機的軸連結(jié)在一軸上，確保相對于轉(zhuǎn)子軸系擺動的穩(wěn)定性。
[0006]相反地，在串聯(lián)緊湊式的蒸汽渦輪發(fā)電機中，也采用如下結(jié)構(gòu)，S卩，為了減少殼體數(shù)量，縮短整個轉(zhuǎn)子軸的長度并使整個發(fā)電機緊湊化，而將工作蒸汽壓力不同的多個蒸汽渦輪收容在一個殼體內(nèi)。在該結(jié)構(gòu)中，例如，將高壓渦輪和中壓渦輪收容在一個殼體內(nèi)，并使平衡密封部介于它們之間，夾持該平衡密封部地設(shè)置向各個渦輪部供給工作蒸汽的蒸汽導(dǎo)入部，在殼體內(nèi)設(shè)置有使各工作蒸汽作為對流(流動方向左右對稱)而在各葉柵中流動的高中壓對流殼體一體式的蒸汽渦輪。
[0007]圖12表示該結(jié)構(gòu)的蒸汽渦輪發(fā)電機的一例。圖12表示普通蒸汽渦輪發(fā)電機，其具有兩級再熱方式的、高中壓對流殼體一體式的蒸汽渦輪。下面，為了方便，有時將超高壓簡稱為“VHP”、高壓簡稱為“HP”、高中壓簡稱為“HIP”、低壓簡稱為“LP”。
[0008]在圖12中，在鍋爐2中設(shè)置過熱器21，通過該過熱器21生成的蒸汽導(dǎo)入并驅(qū)動VHP渦輪1。VHP渦輪1的排氣蒸汽被設(shè)置在鍋爐2內(nèi)的第一再熱器22再加熱，成為HP蒸汽。HP蒸汽作為工作蒸汽導(dǎo)入高中壓對流、殼體一體式的HIP渦輪3的HP渦輪部31，并驅(qū)動HIP渦輪3的HP渦輪部31。
[0009]HP渦輪部31的排氣蒸汽被設(shè)置在鍋爐2內(nèi)的第二再熱器23再加熱，成為IP蒸汽。IP蒸汽導(dǎo)入并驅(qū)動HIP渦輪3的IP渦輪部32。IP渦輪部32的排氣蒸汽通過跨越管321，導(dǎo)入并驅(qū)動LP渦輪4。LP渦輪4的排氣蒸汽在冷凝器5凝結(jié)，被鍋爐供水泵6加壓，并返回鍋爐2，在鍋爐2的過熱器21中被再次加熱，從而成為VHP蒸汽，在VHP渦輪1中循環(huán)。
[0010]特許文獻1公開了一種具有兩級再熱器的鍋爐的串聯(lián)緊湊式的蒸汽渦輪發(fā)電機，將超高壓渦輪和高壓渦輪、或者高壓渦輪和中壓渦輪收容在一個殼體內(nèi)，作為對流殼體一體式蒸汽渦輪。
[0011]在單殼體式蒸汽渦輪或高中壓對流殼體一體式蒸汽渦輪等中，沒有進行工作且溫度維持在高溫的蒸汽會流入的平衡密封部與轉(zhuǎn)子軸之間的間隙，該平衡密封部對高壓渦輪部與低壓渦輪部進行分隔。由此，該平衡密封部和轉(zhuǎn)子軸會暴露在高溫環(huán)境中。因此，在現(xiàn)有技術(shù)中提出了冷卻該部分的冷卻機構(gòu)。
[0012]例如，在特許文獻2的圖2?5和特許文獻3的圖2中公開的單殼體式蒸汽渦輪中，使供給到高壓渦輪部并通過初級靜葉片的初級靜葉片出口的蒸汽通過平衡密封部與轉(zhuǎn)子軸之間的間隙，流入中壓渦輪部的入口部，從而對平衡密封部和轉(zhuǎn)子軸的高溫區(qū)域進行冷卻。下面，利用圖13對該冷卻機構(gòu)進行說明。
[0013]圖13是表示圖12所示的蒸汽渦輪發(fā)電機的HIP渦輪3的工作蒸汽供給部附近的截面圖。在圖13中，在HIP渦輪3中，在HP蒸汽和IP蒸汽的導(dǎo)入部附近，在渦輪轉(zhuǎn)子7的外周側(cè)形成有HP渦輪葉柵部71、HP平衡部72、IP平衡部73以及IP渦輪葉柵部74。在HP渦輪葉柵部71以規(guī)定間隔形成HP動葉片部71a，在該HP動葉片部71a之間配置有HP葉片環(huán)8的HP靜葉片部8a。并且，在HP渦輪葉柵部71的最上游部配置有HP初級靜葉片8al。
[0014]并且，在IP渦輪葉柵部74以規(guī)定間隔形成有IP動葉片部74a，在該IP動葉片部74a之間配置有IP葉片環(huán)9的IP靜葉片部9a。并且，在IP渦輪葉柵部74的最上游部形成有IP初級靜葉片9al。在HP葉片環(huán)8與IP葉片環(huán)9之間，設(shè)置有用于密封HP渦輪部31與IP渦輪部32的平衡環(huán)10。并且，在葉片環(huán)8、9以及平衡環(huán)10的接近渦輪轉(zhuǎn)子7的位置，設(shè)置有用于限制蒸汽向各處的泄漏的密封翼片部11。
[0015]平衡環(huán)10和渦輪轉(zhuǎn)子7的冷卻機構(gòu)的結(jié)構(gòu)如下:HP渦輪的初級靜葉片8al的出口 τ的蒸汽的一部分向IP渦輪部32的入口部流動。S卩，HP渦輪的初級靜葉片8al的出口T的蒸汽的一部分作為HP平衡蒸汽72c在HP平衡環(huán)72a與HP平衡部轉(zhuǎn)子72b之間流動，因此，將這一部分蒸汽作為中壓平衡蒸汽73c使用，使其在中壓平衡環(huán)73a與中壓平衡部轉(zhuǎn)子73b之間流動，對中壓平衡環(huán)73a的內(nèi)面和轉(zhuǎn)子7的中壓入口部進行冷卻。
[0016]并且，在平衡環(huán)10沿徑向設(shè)置有蒸汽排出路徑10a，如箭頭72d所示，為了使推力平衡，HP平衡蒸汽72c通過蒸汽排出路徑10a，并被導(dǎo)入HP渦輪部31的未圖示的排氣蒸汽管。
[0017]在該結(jié)構(gòu)中，在與HP渦輪部31的初級靜葉片8al的入口以及IP渦輪的初級靜葉片9al的入口的蒸汽溫度相比，HP渦輪部31的初級靜葉片8al的出口 T的蒸汽溫度更低的情況下，能夠冷卻HIP渦輪3的HP蒸汽和IP蒸汽的導(dǎo)入部附近。
[0018]并且，也有HP渦輪部31和IP渦輪部32不同殼體的、所謂VHP-HP-1P結(jié)構(gòu)的二級再熱渦輪。在該結(jié)構(gòu)中，利用各蒸汽渦輪的初級靜葉片出口的蒸汽冷卻HP渦輪和IP渦輪的蒸汽導(dǎo)入部。
[0019]然而，在現(xiàn)有的蒸汽渦輪發(fā)電機中，作為冷卻蒸汽使用的HP渦輪的初級靜葉片8al的出口蒸汽會在初級靜葉片8al的內(nèi)部膨脹，因此，雖然與流入HP渦輪31的工作蒸汽相比溫度低一些，但是，不能期待得到更好的冷卻效果。
[0020]并且，在與IP渦輪部32的初級靜葉片9al的出口的蒸汽溫度相比，HP渦輪部31的初級靜葉片8al的出口 T的蒸汽溫度不低時，作為IP渦輪部葉柵部74的冷卻蒸汽是無效的。并且，HP渦輪部31的初級靜葉片8al的出口部的蒸汽是在HP渦輪部葉柵部71進行工作前的蒸汽，將其作為冷卻蒸汽使用，在熱效率方面是一種浪費。
[0021]在特許文獻2的圖1所圖示的單殼體式蒸汽渦輪中公開了如下結(jié)構(gòu):使從高壓渦輪部排出的排氣蒸汽的一部分通過配管105，并作為冷卻蒸汽供給到中壓渦輪部的葉柵入口部 44。
[0022]并且，在特許文獻3的圖1所圖示的單殼體式蒸汽渦輪中公開了如下結(jié)構(gòu):同樣地，使從高壓渦輪部排出的排氣蒸汽的一部分通過推力平衡管106，并作為冷卻蒸汽供給到中壓渦輪部的入口部44。
[0023]在特許文獻4中公開了一種冷卻機構(gòu)，在高中壓對流殼體一體式的蒸汽渦輪中，利用與殼體內(nèi)殼體外的低溫蒸汽進行熱交換的熱交換器16，使通過高壓渦輪部的初級靜葉片并進行了工作的蒸汽成為低溫，將該低溫蒸汽作為冷卻蒸汽供給到對高壓渦輪部與中壓渦輪部進行分隔的平衡密封部與轉(zhuǎn)子軸之間的間隙。
[0024]特許文獻1:(日本)特開2000-274208號公報
[0025]特許文獻2:(日本)實開平1-113101號公報
[0026]特許文獻3:(日本)特開平9-125909號公報
[0027]特許文獻4:(日本)特開平11-141302號公報
[0028]特許文獻2的圖1和特許文獻3的圖1所圖示的單殼體式蒸汽渦輪的冷卻機構(gòu)均為主要冷卻中壓渦輪部的入口部的機構(gòu)，而不是為了冷卻對高壓渦輪部與中壓渦輪部進行分隔的平衡密封部以及位于該平衡密封部的內(nèi)側(cè)的轉(zhuǎn)子軸的機構(gòu)。
[0029]S卩，在上述冷卻機構(gòu)中，與被供給到高壓側(cè)渦輪部的工作蒸汽經(jīng)由初級靜葉片出口并在平衡密封部與轉(zhuǎn)子軸之間的間隙流動的蒸汽相比，被供給到對高壓側(cè)渦輪部與中壓渦輪部進行分隔的平衡密封部與中壓渦輪部之間的高壓側(cè)渦輪部的排氣蒸汽壓力更低，以使其在中壓渦輪部側(cè)流動。
[0030]因此，作為冷卻蒸汽供給的高壓渦輪部的排氣蒸汽與經(jīng)由初級靜葉片出口后的蒸汽合流，向中壓渦輪部側(cè)流動，從而冷卻中壓渦輪部。因此，平衡密封部與轉(zhuǎn)子軸之間的間隙不能被冷卻到初級靜葉片出口的蒸汽溫度以下。
[0031]并且，在特許文獻4中公開的冷卻機構(gòu)中，通過熱交換器對僅通過高壓渦輪部的初級動葉片而不怎么做功的高溫蒸汽進行冷卻，將該冷卻后的蒸汽供給到對高壓渦輪部與低壓渦輪部進行分隔的平衡密封部，這不僅在熱效率方面是一種浪費，而且需要多余設(shè)備，存在成本變高的問題。
[0032]并且，高溫蒸汽在渦輪轉(zhuǎn)子的周圍回流，并且，渦輪轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)會產(chǎn)生大的應(yīng)力。因此，渦輪轉(zhuǎn)子需要由耐高溫、耐高應(yīng)力的材料制造，特別地，有時高溫部分由具有高溫、高強度的Ni基合金等構(gòu)成。此時，由于Ni基合金的能夠制造的尺寸具有上限，且價格高，因此，在必須的部位使用Ni基合金，其他部位使用12Cr鋼或CrMoV鋼等的具有耐熱性的鋼鐵材料進行分別制造，將使用上述不同材質(zhì)的材料制造的部位進行連結(jié)，使其一體化。
[0033]通過焊接等對不同種類的材料構(gòu)成的部位的接頭部進行連結(jié)，然而，有時焊接部比其他部分的強度低。因此，在對流一體式蒸汽渦輪中，在焊接部位于對各個蒸汽渦輪部進行分隔的平衡密封部的內(nèi)側(cè)時，有時不能充分地冷卻該焊接部。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0034]本發(fā)明是鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的問題而作出的，其目的在于實現(xiàn)一種冷卻機構(gòu)，在蒸汽渦輪發(fā)電設(shè)備中，包括對流殼體一體式蒸汽渦輪，該對流殼體一體式蒸汽渦輪將多個蒸汽渦輪收容在一個殼體內(nèi)，并通過平衡密封部對上述渦輪部之間進行分隔，能夠提高該平衡密封部和配置在該平衡密封部的內(nèi)側(cè)的轉(zhuǎn)子軸的冷卻效果。
[0035]為了解決上述問題，本發(fā)明的蒸汽渦輪發(fā)電機的冷卻方法:
[0036]一種蒸汽渦輪發(fā)電設(shè)備的冷卻方法，該蒸汽渦輪發(fā)電機包括對流殼體一體式蒸汽渦輪，該對流殼體一體式蒸汽渦輪在一個殼體內(nèi)收容比低壓渦輪高壓的多個渦輪部，并利用平衡密封部對上述多個渦輪部之間進行分隔，該蒸汽渦輪發(fā)電設(shè)備的冷卻方法冷卻該平衡密封部和配置在該平衡密封部的內(nèi)側(cè)的轉(zhuǎn)子軸，
[0037]該方法包括:
[0038]冷卻蒸汽供給工序，其將冷卻蒸汽供給到設(shè)置在分隔各個渦輪部的所述平衡密封部的冷卻蒸汽供給路徑，該冷卻蒸汽具有比在蒸汽渦輪發(fā)電機內(nèi)產(chǎn)生，并被供給到所述對流殼體一體式蒸汽渦輪的各個渦輪部的工作蒸汽經(jīng)過初級靜葉片后的初級靜葉片出口蒸汽的溫度更低的溫度，并且，具有大于等于該初級靜葉片出口蒸汽的壓力；
[0039]冷卻工序，其通過將該冷卻蒸汽經(jīng)由該冷卻蒸汽供給路徑導(dǎo)入形成在該平衡密封部與轉(zhuǎn)子軸之間的間隙，并使冷卻蒸汽與該初級靜葉片出口蒸汽相逆而在該間隙流通，從而冷卻該平衡密封部和轉(zhuǎn)子軸。
[0040]在本發(fā)明方法中，冷卻蒸汽通過冷卻蒸汽供給路徑，供給到形成在平衡密封部與轉(zhuǎn)子軸之間的間隙，該冷卻蒸汽的溫度比在蒸汽渦輪發(fā)電機內(nèi)產(chǎn)生，并供給到對流殼體一體式蒸汽渦輪的各個渦輪部的工作蒸汽經(jīng)過初級靜葉片后的初級靜葉片出口蒸汽的溫度更低。由此，與前述的現(xiàn)有的冷卻機構(gòu)相比，能夠提高該平衡密封部和轉(zhuǎn)子軸的冷卻效果。并且，通過使冷卻蒸汽的壓力大于等于所述初級靜葉片出口蒸汽的壓力，能夠使冷卻蒸汽與該初級靜葉片出口蒸汽相逆而遍布所述間隙，因此，能夠提高該平衡密封部和轉(zhuǎn)子軸的冷卻效果。
[0041]由此，能夠防止平衡密封部和渦輪轉(zhuǎn)子的溫度上升，保護平衡密封部或渦輪轉(zhuǎn)子，并且，能夠提高用于上述部件的原材料的選擇自由度。特別是能夠縮小用于渦輪轉(zhuǎn)子的高溫部位的Ni基合金等構(gòu)成的渦輪轉(zhuǎn)子的制作尺寸，渦輪轉(zhuǎn)子變得容易制造。
[0042]在本發(fā)明中，能夠選擇在蒸汽渦輪發(fā)電設(shè)備中產(chǎn)生的其他蒸汽作為冷卻蒸汽，因此，能夠可靠地得到冷卻效果。
[0043]在本發(fā)明方法中，在所述對流殼體一體式蒸汽渦輪由工作蒸汽壓力不同的高壓側(cè)渦輪部和低壓側(cè)渦輪部構(gòu)成時，優(yōu)選設(shè)置排出工序，其將在所述冷卻工序中用于該平衡密封部和轉(zhuǎn)子軸的冷卻后的冷卻蒸汽從形成在該平衡密封部的冷卻蒸汽排出路徑向排氣蒸汽管排出，該排氣蒸汽管向后級側(cè)蒸汽渦輪供給蒸汽。由此，在平衡密封部和轉(zhuǎn)子軸之間的間隙不會滯留用于冷卻后的冷卻蒸汽，能夠順暢地進行冷卻蒸汽的替換，因此，能夠提高平衡密封部和轉(zhuǎn)子軸的冷卻效果。并且，通過將用于冷卻后的冷卻蒸汽從該冷卻蒸汽排出路徑排出，即使在工作蒸汽壓力不同的渦輪部，也能夠保持渦輪轉(zhuǎn)子的推力平衡。
[0044]在本發(fā)明方法中，更為優(yōu)選:在比所述冷卻蒸汽排出路徑更靠近所述低壓側(cè)渦輪部的所述間隙，使所述冷卻蒸汽供給路徑開口，并且，使冷卻蒸汽與從低壓側(cè)渦輪部流入所述間隙的、經(jīng)過低壓側(cè)渦輪部的初級靜葉片的所述初級靜葉片出口蒸汽相逆而通過該間隙，之后，使冷卻蒸汽從該高壓側(cè)渦輪部的初級靜葉片出口分流，并與流入靠近該高壓側(cè)渦輪部的所述間隙的蒸汽一起從該冷卻蒸汽排出路徑排出。
[0045]由此，在使進行冷卻后的冷卻蒸汽通過該間隙后，能夠使其與從高壓側(cè)渦輪部的初級靜葉片出口迂回而來的初級靜葉片出口蒸汽一起，從該冷卻蒸汽排出路徑排出。因此，由于能夠使冷卻蒸汽迅速地遍布整個該間隙，因此，能夠進一步提高冷卻效果。
[0046]并且，在通過接合不同材質(zhì)的材料構(gòu)成的分割體構(gòu)成轉(zhuǎn)子軸，并且，面對所述間隙而形成一體地連結(jié)該轉(zhuǎn)子軸的接頭部時，根據(jù)本發(fā)明方法，由于能夠提高高溫強度弱的該接頭部的冷卻效果，因此，能夠防止該接頭部的強度降低。
[0047]能夠直接用于上述本發(fā)明方法的實施的本發(fā)明的蒸汽渦輪發(fā)電設(shè)備的冷卻裝置:
[0048]一種蒸汽渦輪發(fā)電設(shè)備的冷卻裝置，該蒸汽渦輪發(fā)電設(shè)備包括的對流殼體一體式蒸汽渦輪，該對流殼體一體式蒸汽渦輪在一個殼體收容比低壓渦輪高壓的多個渦輪部，通過平衡密封部對上述多個渦輪部之間進行分隔，該蒸汽渦輪發(fā)電設(shè)備的冷卻方法冷卻該平衡密封部和配置在該平衡密封部的內(nèi)側(cè)的轉(zhuǎn)子軸，
[0049]該冷卻方法包括:
[0050]冷卻蒸汽供給路徑，其形成在所述平衡密封部，并在該平衡密封部與轉(zhuǎn)子軸之間的間隙開口；
[0051]冷卻蒸汽管，其與該冷卻蒸汽供給路徑連接，并向該冷卻蒸汽供給路徑供給冷卻蒸汽，該冷卻蒸汽具有比在蒸汽渦輪發(fā)電設(shè)備內(nèi)產(chǎn)生并被供給到所述對流殼體一體式蒸汽渦輪的各個渦輪部的工作蒸汽經(jīng)過初級靜葉片后的初級靜葉片出口蒸汽的溫度更低的溫度，并且，具有大于等于該初級靜葉片出口蒸汽的壓力，
[0052]使該冷卻蒸汽經(jīng)由該冷卻蒸汽供給路徑在平衡密封部與轉(zhuǎn)子軸之間的間隙流通，從而冷卻該平衡密封部和轉(zhuǎn)子軸。
[0053]在本發(fā)明裝置中，冷卻蒸汽通過冷卻蒸汽供給路徑，并被供給到形成在平衡密封部與轉(zhuǎn)子軸之間的間隙，該冷卻蒸汽的溫度比在蒸汽渦輪發(fā)電設(shè)備內(nèi)產(chǎn)生，并被供給到對流殼體一體式蒸汽渦輪的各個渦輪部的工作蒸汽經(jīng)過初級靜葉片后的初級靜葉片出口蒸汽的溫度更低。由此，與前述的現(xiàn)有的冷卻機構(gòu)相比，能夠提高該平衡密封部和轉(zhuǎn)子軸的冷卻效果。
[0054]并且，通過使冷卻蒸汽的壓力大于等于所述初級靜葉片出口蒸汽的壓力，能夠使冷卻蒸汽與該初級靜葉片出口蒸汽相逆而遍布所述間隙，因此，能夠提高該平衡密封部和轉(zhuǎn)子軸的冷卻效果。
[0055]由此，能夠防止平衡密封部和渦輪轉(zhuǎn)子的溫度上升，保護平衡密封部或渦輪轉(zhuǎn)子，并且，能夠提高用于上述部件的原材料的選擇自由度。特別是能夠縮小用于渦輪轉(zhuǎn)子的高溫部位的Ni基合金等構(gòu)成的渦輪轉(zhuǎn)子的制作尺寸，渦輪轉(zhuǎn)子變得容易制造。
[0056]在本發(fā)明中，能夠選擇在蒸汽渦輪發(fā)電機中產(chǎn)生的其他蒸汽作為冷卻蒸汽，因此，能夠切實地得到冷卻效果。
[0057]在本發(fā)明方法中，優(yōu)選在所述對流殼體一體式蒸汽渦輪由工作蒸汽壓力不同的高壓側(cè)渦輪部和低壓側(cè)渦輪部構(gòu)成時，具有冷卻蒸汽排出路徑，該冷卻蒸汽排出路徑形成在平衡密封部并在所述間隙開口，而且與向后級側(cè)蒸汽渦輪供給蒸汽的排氣蒸汽管連接，在使冷卻蒸汽在該間隙流通從而冷卻平衡密封部和轉(zhuǎn)子軸后，使其從該冷卻蒸汽排出路徑向排氣蒸汽管排出，該排氣蒸汽管向后級側(cè)蒸汽渦輪供給蒸汽。
[0058]由此，在平衡密封部與轉(zhuǎn)子軸之間的間隙不會滯留用于冷卻后的冷卻蒸汽，能夠順暢地進行冷卻蒸汽的替換，因此，能夠提高平衡密封部和轉(zhuǎn)子軸的冷卻效果。并且，通過使用于冷卻后的冷卻蒸汽從該冷卻蒸汽排出路徑排出，即使在工作蒸汽壓力不同的渦輪部，也能夠保持渦輪轉(zhuǎn)子的推力平衡。
[0059]在本發(fā)明方法中，更為優(yōu)選:在比所述冷卻蒸汽排出路徑更靠近所述低壓側(cè)渦輪部的所述間隙，使所述冷卻蒸汽供給路徑開口，并且，使冷卻蒸汽與從低壓側(cè)渦輪部流入所述間隙的、經(jīng)過低壓側(cè)渦輪部的初級靜葉片的所述初級靜葉片出口蒸汽相逆而通過該間隙，之后，使冷卻蒸汽從該高壓側(cè)渦輪部的初級靜葉片出口分流，并與流入靠近該高壓側(cè)渦輪部的所述間隙的蒸汽一起從該冷卻蒸汽排出路徑排出。
[0060]由此，在使進行冷卻后的冷卻蒸汽通過該間隙后，能夠使其與從高壓側(cè)渦輪部的初級靜葉片出口迂回而來的初級靜葉片出口蒸汽一起，從該冷卻蒸汽排出路徑排出。因此，由于能夠使冷卻蒸汽迅速地遍布整個該間隙，因此，能夠進一步提高冷卻效果。
[0061]在本發(fā)明裝置中，具有超高壓渦輪，對流殼體一體式蒸汽渦輪的高壓側(cè)渦輪部是高壓渦輪，該對流殼體一體式蒸汽渦輪的低壓側(cè)渦輪部是中壓渦輪，將該超高壓渦輪的排氣蒸汽的一部分或該超高壓渦輪的抽氣蒸汽作為所述冷卻蒸汽供給到所述冷卻蒸汽供給路徑即可。
[0062]與現(xiàn)有技術(shù)中作為冷卻蒸汽使用的高壓渦輪部的初級靜葉片的出口的蒸汽的溫度相比，在超高壓渦輪完成做功后的排氣蒸汽或抽氣蒸汽的溫度足夠低。由于將上述排氣蒸汽或抽氣蒸汽作為冷卻蒸汽，因此，能夠提高平衡密封部和轉(zhuǎn)子軸的冷卻效果。
[0063]在本發(fā)明裝置中，將對流殼體一體式蒸汽渦輪的高壓側(cè)渦輪部的排氣蒸汽的一部分或該高壓側(cè)渦輪部的抽氣蒸汽作為所述冷卻蒸汽供給到冷卻蒸汽供給路徑即可。高壓側(cè)渦輪部的排氣蒸汽或抽氣蒸汽是在高壓側(cè)渦輪部完成做功后的蒸汽，與現(xiàn)有的冷卻方法中作為冷卻蒸汽使用的高壓渦輪的初級靜葉片的出口的蒸汽相比溫度更低。
[0064]因此，通過將排氣蒸汽或抽氣蒸汽作為冷卻蒸汽，能夠提高渦輪密封部和轉(zhuǎn)子軸的冷卻效果。
[0065]在本發(fā)明裝置中，在鍋爐中具有對蒸汽進行過熱的過熱器，將從該過熱器中抽出的蒸汽作為所述冷卻蒸汽供給到所述冷卻蒸汽供給路徑即可。與現(xiàn)有技術(shù)中作為冷卻蒸汽使用的高壓渦輪的初級靜葉片的出口的蒸汽相比，從鍋爐過熱器抽出的蒸汽的溫度足夠低。
[0066]因此，通過將排氣蒸汽或抽氣蒸汽作為冷卻蒸汽，能夠提高渦輪密封部和轉(zhuǎn)子軸的冷卻效果。
[0067]在本發(fā)明裝置中，在鍋爐中具有再熱器，該再熱器對從蒸汽渦輪排出的排氣蒸汽進行再熱，將從該再熱器抽出的鍋爐再熱蒸汽作為冷卻蒸汽供給到所述冷卻蒸汽供給路徑即可。與現(xiàn)有技術(shù)中作為冷卻蒸汽使用的高壓渦輪部的初級靜葉片的出口的蒸汽的溫度相t匕，從鍋爐再熱器抽出的蒸汽的溫度足夠低。因此，通過將該排氣蒸汽或抽氣蒸汽作為冷卻蒸汽來利用，能夠提高渦輪密封部和轉(zhuǎn)子軸的冷卻效果。
[0068]在本發(fā)明裝置中，也可以是如下結(jié)構(gòu):包括:由高溫高壓側(cè)的第一高壓渦輪部和低溫低壓側(cè)的第二高壓渦輪部構(gòu)成的高壓渦輪、高溫高壓側(cè)的第一中壓渦輪部和低溫低壓側(cè)的第二中壓渦輪部構(gòu)成的中壓渦輪以及具有制造過熱蒸汽的過熱器的鍋爐，將該第一高壓渦輪部和該第一中壓渦輪部構(gòu)成為對流殼體一體式蒸汽渦輪，并且在平衡密封部設(shè)置冷卻蒸汽供給路徑，將從過熱器抽出的蒸汽作為冷卻蒸汽供給到所述冷卻蒸汽供給路徑。
[0069]在上述結(jié)構(gòu)中，作為對第一中壓渦輪部與第一高壓渦輪部進行分隔的平衡密封部和轉(zhuǎn)子軸的冷卻蒸汽，而使用與第一中壓渦輪部的入口部的工作蒸汽溫度相比溫度足夠低的鍋爐過熱器的抽氣蒸汽(被該過熱器加熱，并在該過熱器的中途被抽出的抽氣蒸汽)。鍋爐過熱器的抽氣蒸汽是在鍋爐加熱至規(guī)定溫度前的蒸汽，與現(xiàn)有的冷卻方法中作為冷卻蒸汽使用的高壓渦輪部的初級靜葉片的出口的蒸汽相比，溫度足夠低。通過將該抽氣蒸汽作為冷卻蒸汽，能夠得到足夠的冷卻效果。
[0070]在本發(fā)明裝置中，也可以采用如下結(jié)構(gòu):包括高壓渦輪、由高溫高壓側(cè)的第一中壓渦輪部和低溫低壓側(cè)的第二中壓渦輪部構(gòu)成的中壓渦輪以及具有制造過熱蒸汽的過熱器的鍋爐，將該高壓渦輪和該第二中壓渦輪部構(gòu)成為對流殼體一體式蒸汽渦輪，在平衡密封部設(shè)置冷卻蒸汽供給路徑，將從過熱器抽出的蒸汽作為冷卻蒸汽供給到所述冷卻蒸汽供給路徑。
[0071]在上述結(jié)構(gòu)中，作為對該高壓渦輪與該第二中壓渦輪部進行分隔的平衡密封部以及配置在該平衡密封部的內(nèi)側(cè)的轉(zhuǎn)子軸的冷卻蒸汽，而使用與該高壓渦輪或該第二中壓渦輪部的入口部的工作蒸汽溫度相比溫度足夠低的、來自鍋爐過熱器的抽氣蒸汽。因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠提高該平衡密封部和轉(zhuǎn)子軸的冷卻效果。這是因為，來自鍋爐過熱器的抽氣蒸汽是在鍋爐加熱至規(guī)定溫度前的蒸汽，與在現(xiàn)有的冷卻方法中作為冷卻蒸汽使用的高壓渦輪部的初級靜葉片的出口的蒸汽相比，溫度更低。
[0072]在本發(fā)明裝置中，也可以采用如下結(jié)構(gòu):包括:高壓渦輪，其由高溫高壓側(cè)的第一高壓渦輪部和低溫低壓側(cè)的第二高壓渦輪部構(gòu)成；中壓渦輪，其由高溫高壓側(cè)的第一中壓渦輪部和低溫低壓側(cè)的第二中壓渦輪部構(gòu)成，將該第一高壓渦輪部和該第一中壓渦輪部構(gòu)成為對流殼體一體式蒸汽渦輪并且在平衡密封部設(shè)置冷卻蒸汽供給路徑，設(shè)置有形成在該平衡密封部并與該第一高壓渦輪部的排氣蒸汽管連接的冷卻蒸汽排出路徑，將從該第一高壓渦輪部的葉柵之間抽出的蒸汽作為冷卻蒸汽供給到該冷卻蒸汽供給路徑，并且，將該第一高壓渦輪部的初級靜葉片出口蒸汽作為冷卻蒸汽供給到所述間隙，使各冷卻蒸汽合流，并經(jīng)由冷卻蒸汽排出路徑，從所述排氣蒸汽管排出。
[0073]在上述結(jié)構(gòu)中，作為平衡密封部和轉(zhuǎn)子軸的冷卻蒸汽而使用與第一高壓渦輪的入口部的工作蒸汽溫度相比，溫度足夠低的第一高壓渦輪部的抽氣蒸汽。第一高壓渦輪部的抽氣蒸汽是在渦輪轉(zhuǎn)子做功后的蒸汽，與在現(xiàn)有的冷卻方法中作為冷卻蒸汽使用的高壓渦輪部的初級靜葉片的出口的蒸汽相比，溫度足夠低。因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠提高該平衡密封部和轉(zhuǎn)子軸的冷卻效果。
[0074]并且，結(jié)合第一高壓渦輪部的抽氣蒸汽實現(xiàn)的冷卻效果，該第一高壓渦輪部的初級靜葉片出口蒸汽對第一高壓渦輪部的工作蒸汽導(dǎo)入部附近進行冷卻，因此，能夠進一步提高平衡密封部和轉(zhuǎn)子軸的冷卻效果。
[0075]將進行冷卻后的該抽氣蒸汽與該初級靜葉片出口蒸汽合并，并從冷卻蒸汽排出路徑排出，因此，能夠防止上述蒸汽在平衡密封部與轉(zhuǎn)子軸之間的間隙的滯留，能夠維持冷卻效果，并且，能夠良好地維持渦輪轉(zhuǎn)子的推力平衡。
[0076]在上述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，也可以具有對從第一高壓渦輪部的葉柵之間抽出的抽氣蒸汽進行冷卻的冷卻裝置，利用該冷卻裝置冷卻該抽氣蒸汽后，將其作為冷卻蒸汽供給到所述冷卻蒸汽供給路徑。
[0077]該冷卻裝置也可以是如下結(jié)構(gòu)，例如，將通過抽氣蒸汽的配管構(gòu)成為渦形或帶翼片的配管，利用風(fēng)扇向上述配管吹冷氣而冷卻抽氣蒸汽?；蛘?，也可以是雙重配管結(jié)構(gòu)，使冷卻水在一個空間中流動，冷卻抽氣蒸汽。由此能夠進一步提高冷卻效果。
[0078]根據(jù)本發(fā)明方法，一種蒸汽渦輪發(fā)電設(shè)備的冷卻方法，該蒸汽渦輪發(fā)電設(shè)備包括對流殼體一體式蒸汽渦輪，該對流殼體一體式蒸汽渦輪在一個殼體收容比低壓渦輪高壓的多個渦輪部，并通過平衡密封部對上述多個渦輪部之間進行分隔，該蒸汽渦輪發(fā)電設(shè)備的冷卻方法從而對該平衡密封部和配置在該平衡密封部的內(nèi)側(cè)的轉(zhuǎn)子軸進行冷卻，該方法包括:冷卻蒸汽供給工序，其將冷卻蒸汽供給到設(shè)置在對各個渦輪部進行分隔的平衡密封部的冷卻蒸汽供給路徑，冷卻蒸汽具有比在蒸汽渦輪發(fā)電設(shè)備內(nèi)產(chǎn)生并被供給到對流殼體一體式蒸汽渦輪的各個渦輪部的工作蒸汽經(jīng)過初級靜葉片后的初級靜葉片出口蒸汽的溫度更低的溫度，并且，具有大于等于該初級靜葉片出口蒸汽的壓力；冷卻工序，其將該冷卻蒸汽經(jīng)由該冷卻蒸汽供給路徑導(dǎo)入形成在該平衡密封部與轉(zhuǎn)子軸之間的間隙，通過使冷卻蒸汽與該初級靜葉片出口蒸汽相逆而在該間隙流通，來冷卻該平衡密封部和轉(zhuǎn)子軸，因此，不需大型設(shè)備就能夠提高所述平衡密封部和轉(zhuǎn)子軸的冷卻效果。
[0079]由此，能夠提高平衡密封部或渦輪轉(zhuǎn)子的保護效果，并且，能夠提高用于上述部件的原材料的選擇自由度。特別是能夠縮小用于渦輪轉(zhuǎn)子的高溫部位的Ni基合金等構(gòu)成的渦輪轉(zhuǎn)子的制作尺寸，渦輪轉(zhuǎn)子變得容易制造。
[0080]并且，在對所述平衡密封部和轉(zhuǎn)子軸進行冷卻時，在它們的周邊，在旋轉(zhuǎn)部或靜止部采用焊接結(jié)構(gòu)的情況下，即使在預(yù)計焊接部的強度比母材部低的強度設(shè)計中，也能夠給出富余。這一點也有利于實際的渦輪設(shè)計。
[0081]根據(jù)本發(fā)明，一種蒸汽渦輪發(fā)電設(shè)備的冷卻裝置，該蒸汽渦輪發(fā)電設(shè)備包括對流殼體一體式蒸汽渦輪，該對流殼體一體式蒸汽渦輪在一個殼體收容比低壓渦輪高壓的多個渦輪部，并利用平衡密封部對上述多個渦輪部之間進行分隔，該蒸汽渦輪發(fā)電設(shè)備從而冷卻該平衡密封部和配置在該平衡密封部的內(nèi)側(cè)的轉(zhuǎn)子軸，該冷卻裝置包括:冷卻蒸汽供給路徑，其形成在所述平衡密封部并在該平衡密封部與轉(zhuǎn)子軸之間的間隙開口 ；冷卻蒸汽管，與該冷卻蒸汽供給路徑連接，并向該冷卻蒸汽供給路徑供給冷卻蒸汽，該冷卻蒸汽具有比在蒸汽渦輪發(fā)電機內(nèi)產(chǎn)生并被供給到所述對流殼體一體式蒸汽渦輪的各個渦輪部的工作蒸汽經(jīng)過初級靜葉片后的初級靜葉片出口蒸汽的溫度更低的溫度，并且，具有大于等于該初級靜葉片出口蒸汽的壓力，使該冷卻蒸汽經(jīng)由該冷卻蒸汽供給路徑在平衡密封部與轉(zhuǎn)子軸之間的間隙流通，冷卻該平衡密封部和轉(zhuǎn)子軸。由此能夠得到與上述本發(fā)明方法相同的作用效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0082]圖1是表示適用于本發(fā)明的蒸汽渦輪發(fā)電機的第一實施方式的系統(tǒng)圖。
[0083]圖2是表示圖1的HIP渦輪3的工作蒸汽導(dǎo)入部的結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0084]圖3是表示第一實施方式的變形例的說明圖，圖3(a)是三級再熱發(fā)電機的例子，圖3(b)是四級再熱發(fā)電機的例子。
[0085]圖4是表示適用于本發(fā)明的蒸汽渦輪發(fā)電機的第二實施方式的系統(tǒng)圖。
[0086]圖5是表示圖4的HP渦輪131的工作蒸汽導(dǎo)入部的結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0087]圖6是表示適用于本發(fā)明的蒸汽渦輪發(fā)電機的第三實施方式的系統(tǒng)圖。
[0088]圖7是表示適用于本發(fā)明的蒸汽渦輪發(fā)電機的第四實施方式的系統(tǒng)圖。
[0089]圖8是表示適用于本發(fā)明的蒸汽渦輪發(fā)電機的第五實施方式的系統(tǒng)圖。
[0090]圖9是表示適用于本發(fā)明的蒸汽渦輪發(fā)電機的第六實施方式的系統(tǒng)圖。
[0091]圖10是表示適用于本發(fā)明的蒸汽渦輪發(fā)電機的第七實施方式的系統(tǒng)圖。
[0092]圖11是表示圖10的HIP1渦輪40的工作蒸汽導(dǎo)入部的結(jié)構(gòu)的截面圖。
[0093]圖12是表示現(xiàn)有的蒸汽渦輪發(fā)電機的系統(tǒng)圖。
[0094]圖13是表示圖12的HIP渦輪3的工作蒸汽導(dǎo)入部的結(jié)構(gòu)的截面圖。

【具體實施方式】
[0095]下面，利用圖中所示的實施方式對本發(fā)明進行詳細說明。然而，只要沒有對該實施方式中記載的構(gòu)成零件的尺寸、材質(zhì)、形狀及其相對位置等進行特別說明，那么該發(fā)明的范圍就不僅限于此。
[0096](第一實施方式)
[0097]圖1和圖2表示適用于本發(fā)明的蒸汽渦輪發(fā)電機的第一實施方式。在圖1中，本實施方式的蒸汽渦輪發(fā)電機(VHP-HIP-LP結(jié)構(gòu))包括:VHP渦輪1 ;過熱器21 ;具有第一級再熱器22和第二級再熱器23的二級再熱式鍋爐2 ;將HP渦輪部31和IP渦輪部32固設(shè)在單軸的渦輪轉(zhuǎn)子，并將它們收容在一個殼體而構(gòu)成的高中壓對流殼體一體式的蒸汽渦輪
3(下面稱為“HIP渦輪3”)；LP渦輪4。
[0098]在鍋爐2的過熱器21中生成的VHP蒸汽(例如、700°C )經(jīng)由蒸汽管211被導(dǎo)入VHP渦輪1，從而驅(qū)動VHP渦輪1。VHP渦輪1的排氣蒸汽(例如，500°C )的一部分經(jīng)由排氣蒸汽管104被輸送到設(shè)置在鍋爐2內(nèi)的第一再熱器22，并在此被再加熱成為HP蒸汽(例如、720°C )。VHP渦輪1的剩余的排氣蒸汽經(jīng)由蒸汽連接管100被供給至HIP渦輪3。
[0099]接著，在鍋爐2中生成的HP蒸汽經(jīng)由蒸汽管221，導(dǎo)入并驅(qū)動HP渦輪部31。HP渦輪部31的排氣蒸汽經(jīng)由排氣蒸汽管311被輸送到鍋爐2的第二再熱器23，并經(jīng)過該第二級再熱器23，成為IP蒸汽(例如、720°C )。IP蒸汽經(jīng)由蒸汽管231，導(dǎo)入IP并驅(qū)動渦輪部32。接著，IP渦輪部32的排氣通過跨越管321，并導(dǎo)入并驅(qū)動LP渦輪4。LP渦輪4的排氣蒸汽在冷凝器5凝結(jié)，被鍋爐供水泵6經(jīng)由冷凝管601送回鍋爐2的過熱器21，再次成為VHP蒸汽，并在VHP渦輪1循環(huán)。
[0100]圖2表示HIP渦輪3的工作蒸汽導(dǎo)入部附近的結(jié)構(gòu)。如圖2所示，在HIP渦輪3，在HP蒸汽和IP蒸汽的導(dǎo)入部附近，在渦輪轉(zhuǎn)子7的外周面形成有HP渦輪葉柵部71、HP平衡部72、IP平衡部73以及IP渦輪葉柵部74。在HP渦輪葉柵部71以規(guī)定間隔形成HP動葉片部71a，在該HP動葉片部71a之間配置有HP葉片環(huán)8的HP靜葉片8a。并且，在HP渦輪葉柵部71的最上游部配置有HP初級靜葉片8al。
[0101]并且，在IP渦輪葉柵部74以規(guī)定間隔形成有IP動葉片部74a，在該IP動葉片部74a之間配置有IP葉片環(huán)9的IP靜葉片部9a。再者，在IP渦輪葉柵部74的最上游部配置有IP初級靜葉片9al。在HP葉片環(huán)8與IP葉片環(huán)9之間設(shè)置有對HP渦輪部31與IP渦輪部32之間進行密封的平衡環(huán)10。接著，與葉片環(huán)8、9以及平衡環(huán)10的渦輪轉(zhuǎn)子7對面接近的位置，設(shè)置有用于限制蒸汽向各處的泄漏的密封翼片部11。在密封翼片部11使用迷宮密封。
[0102]在本實施方式中，在靠近HP渦輪部31的平衡環(huán)10，沿徑向形成有冷卻蒸汽供給路徑101。該冷卻蒸汽供給路徑101與蒸汽連接管100連接，VHP渦輪1的排氣蒸汽Sl (例如，500°C )經(jīng)由蒸汽連接管100作為冷卻蒸汽被導(dǎo)入冷卻蒸汽供給路徑101。排氣蒸汽Sl的壓力被設(shè)定為大于等于HP蒸汽經(jīng)過初級靜葉片8al后的HP初級靜葉片出口蒸汽的壓力、或者IP蒸汽經(jīng)過初級靜葉片9al后的IP初級靜葉片出口蒸汽的壓力。并且，排氣蒸汽Sl被設(shè)定為比HP初級靜葉片出口蒸汽和IP初級靜葉片出口蒸汽溫度更低。
[0103]冷卻蒸汽供給路徑101在渦輪轉(zhuǎn)子7的外周面72開口，因此，排氣蒸汽Sl到達渦輪轉(zhuǎn)子7的外周面72。排氣蒸汽Sl在這里向渦輪轉(zhuǎn)子7的軸向兩側(cè)分流，并通過與平衡環(huán)10之間的間隙720和721，朝向HP渦輪葉柵部71和IP渦輪葉柵部74。這樣，排氣蒸汽Sl到達HP渦輪葉柵部71和IP渦輪葉柵部74。
[0104]并且，比冷卻蒸汽供給路徑101更靠向IP渦輪部32地沿徑向形成有冷卻蒸汽排出路徑103。冷卻蒸汽排出路徑103的一端經(jīng)由排氣蒸汽管102與排氣蒸汽管311連接，并且，冷卻蒸汽排出路徑103的另一端在間隙721開口。
[0105]在本實施方式中，如圖2所示，在將HP渦輪部31的初級靜葉片8al的出口側(cè)蒸汽壓力、VHP渦輪1的排氣蒸汽Sl的壓力、該HP蒸汽通過初級靜葉片8al并到達冷卻蒸汽排出路徑103的排氣蒸汽s2的壓力以及IP渦輪部32的初級靜葉片9al的出口側(cè)蒸汽壓力分別設(shè)為以及己時，各壓力滿足下式⑴所示的關(guān)系。
[0106]P! ^ P0 > P2 > P3.........(1)
[0107]排氣蒸汽Sl的壓力大于等于在間隙720中迂回過來的HP排氣蒸汽和在間隙721中迂回過來的IP排氣蒸汽的壓力，因此，遍布整個間隙720和721。這樣，利用排氣蒸汽Sl冷卻面向間隙720、721的平衡環(huán)10和渦輪轉(zhuǎn)子7的HP平衡部72。
[0108]為了使推力平衡，冷卻蒸汽Sl的一部分成為排氣蒸汽s2，通過冷卻蒸汽排出路徑103，并從與該冷卻蒸汽排出路徑103連接的排氣蒸汽管102向排氣蒸汽管311排出。
[0109]另外，在HP渦輪葉柵部71和IP渦輪葉柵部74的各葉柵的初級靜葉片71al、74al的動葉片葉片槽的底部等，形成有用于使排氣蒸汽Sl流動的冷卻孔71a2、74a2。因此，排氣蒸汽Sl的一部分到達HP渦輪葉柵部71和IP渦輪葉柵部74的各葉柵。
[0110]在本實施方式中，與IP渦輪部32的入口部的工作蒸汽溫度(例如，720°C )相比，溫度足夠低的VHP渦輪1的排氣蒸汽Sl(例如，500°C )的一部分遍布從冷卻蒸汽供給路徑101端，通過轉(zhuǎn)子7的外周面72與平衡環(huán)10之間的間隙720，至導(dǎo)入高溫蒸汽的HIP渦輪3的工作蒸汽導(dǎo)入部附近，因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠更為有效地冷卻面向間隙720的平衡環(huán)10以及渦輪轉(zhuǎn)子7的HP平衡部72。這是因為，VHP渦輪1的排氣蒸汽Sl是在VHP渦輪1做功后的蒸汽，與現(xiàn)有的冷卻方法中作為冷卻蒸汽使用的HP渦輪部31的初級靜葉片81a的出口的蒸汽相比，溫度足夠低。
[0111]因此，不僅能夠提高平衡環(huán)10和渦輪轉(zhuǎn)子7的HP平衡部72的保護效果，而且能夠提高用于上述部件的原材料的選擇自由度。特別是能夠減小用于高溫部位的Ni基合金等構(gòu)成的渦輪轉(zhuǎn)子7的制造尺寸，渦輪轉(zhuǎn)子7變得易于制造。
[0112]并且，在冷卻平衡環(huán)10和渦輪轉(zhuǎn)子7的HP平衡部72時，在它們的周邊，在旋轉(zhuǎn)部或靜止部采用焊接結(jié)構(gòu)的情況下，即使在預(yù)計焊接部的強度比母材部低的強度設(shè)計中，也能夠給出富余。
[0113]并且，排氣蒸汽Sl的一部分比冷卻蒸汽供給路徑101更向靠近IP渦輪部32的間隙721流通，能夠冷卻面向間隙721的平衡環(huán)10和IP平衡部73。并且，排氣蒸汽Sl的一部分通過冷卻孔71a2、74a2，到達HP渦輪葉柵部71和IP渦輪葉柵部74的各葉柵，從而能夠冷卻上述葉柵部。因此，對于上述葉柵部，也能夠充裕地進行的材料選擇、強度設(shè)計以及材料設(shè)計等，實際的渦輪設(shè)計變得容易。
[0114]例如，如圖2所示，有時渦輪轉(zhuǎn)子7由不同材質(zhì)的材料構(gòu)成的分割體成形，并且通過焊接部w焊接上述分割體。例如，從焊接部w開始的HP潤輪部31側(cè)的轉(zhuǎn)子由Ni基合金形成，從焊接部w開始的IP渦輪部32側(cè)的轉(zhuǎn)子由Ni基合金或12Cr鋼形成。此時，通過使冷卻蒸汽供給路徑101在焊接部w的附近開口，并通過冷卻蒸汽供給路徑101供給排氣蒸汽Sl，能夠充分地冷卻比其他部位強度弱的焊接部w，因此，能夠維持該焊接部w的強度。
[0115]在所述第一實施方式中，對設(shè)置一臺VHP渦輪1的例子進行了說明，然而，也適用于多級狀地串聯(lián)連結(jié)多臺VHP渦輪，并具有三級以上的再熱系統(tǒng)的蒸汽渦輪發(fā)電機。例如，如圖3(a)所示，也可以串聯(lián)連接地設(shè)置兩臺VHP渦輪la和lb。在該例中，將冷卻蒸汽從第一級的VHP渦輪(VHP1) la經(jīng)由蒸汽連接管100供給到HIP渦輪3。當(dāng)然，也可以將冷卻蒸汽從第二級的VHP渦輪(VHP2) lb經(jīng)由蒸汽連接管100供給到HIP渦輪3。
[0116]并且，如圖3(b)所示，也可以串聯(lián)連接地設(shè)置三臺VHP渦輪。在該例中，將冷卻蒸汽從第一級的VHP渦輪(VHP1) la和第三級的VHP渦輪(VHP3) lc,分別經(jīng)由蒸汽連接管100a或蒸汽連接管100c供給到HIP渦輪3。
[0117]這樣，如果設(shè)置多級VHP渦輪，則能夠任意選擇VHP渦輪，將其排氣蒸汽作為冷卻蒸汽，因此，設(shè)計自由度提高。另外，在VHP渦輪具有多級時，隨著接近下游側(cè)，施加在渦輪葉柵的工作蒸汽壓力變低，然而，為了方便，在這里，全部表示為VHP渦輪。
[0118](第二實施方式)
[0119]圖4和圖5表示適用于本發(fā)明的蒸汽渦輪發(fā)電機的第二實施方式。本實施方式的蒸汽渦輪發(fā)電機(VHP-HP-1P-LP連結(jié)結(jié)構(gòu))包括:VHP渦輪1 ;將兩臺的HP渦輪部31a0和31b0以形成對流地方式配置在一個殼體內(nèi)而構(gòu)成的高壓對流殼體一體式的蒸汽渦輪131 (下面稱為“HP渦輪131”)；將兩臺的IP渦輪部32a和32b以形成對流地方式配置在一個殼體內(nèi)而構(gòu)成的中壓對流殼體一體式的蒸汽渦輪132 (下面稱為“IP渦輪132”)；兩臺的LP渦輪4a和4b。
[0120]在鍋爐2的過熱器21中生成的VHP蒸汽(例如，700°C )作為工作蒸汽被供給到VHP渦輪1，驅(qū)動VHP渦輪1。VHP渦輪1的排氣蒸汽(例如，500°C)利用排氣蒸汽管104被送回鍋爐2，并在第一級再熱器22中被再加熱。在第一級再熱器22中被再加熱的HP蒸汽(例如，720°C )作為工作蒸汽分別被供給到HP渦輪131的兩臺高壓渦輪部3laO、3lbO，并驅(qū)動兩臺的高壓渦輪部31a0、31b0。兩臺的HP渦輪部31a0、31b0的排氣蒸汽(例如，500°C)通過排氣蒸汽部311返回鍋爐2，在第二級再熱器23中被再加熱。
[0121]在第二級再熱器23中被再加熱的IP蒸汽(例如，720°C )作為工作蒸汽分別被供給到IP渦輪132的兩臺的IP渦輪部32a0、32b0，并驅(qū)動它們。兩臺的低壓渦輪部32a0、32b0的排氣蒸汽經(jīng)由排氣蒸汽管321作為工作蒸汽被分別供給到低壓渦輪4a和4b，并驅(qū)動它們。
[0122]在本實施方式中，VHP渦輪1的排氣蒸汽(例如，500°C )的一部分經(jīng)由蒸汽連接管100作為冷卻蒸汽被供給到HP渦輪131，對HP渦輪131的高溫蒸汽(工作蒸汽)導(dǎo)入部附近進行冷卻。并且，HP渦輪131的排氣蒸汽(例如，500°C )的一部分經(jīng)由蒸汽連接管110作為冷卻蒸汽被供給到IP渦輪132，對IP渦輪132的工作蒸汽導(dǎo)入部附近進行冷卻。
[0123]圖5表示圖4所示的HP渦輪131的工作蒸汽導(dǎo)入部的結(jié)構(gòu)。在圖5所示的HP渦輪131，在渦輪轉(zhuǎn)子7的周圍實際上左右對稱地設(shè)置有HP渦輪葉柵部71a0、71b0。在HP渦輪葉柵部71a0、71b0以規(guī)定間隔形成有HP動葉片部71a、71b，在該HP動葉片部71a、71b之間配置有各個HP葉片環(huán)8a0、8b0的HP靜葉片部8a、8b。
[0124]在HP渦輪葉柵部71a0、71b0的最上游部配置有HP初級靜葉片8al、8bl。在左右的HP渦輪葉柵部71a0、71b0之間設(shè)置有用于對兩臺的HP渦輪部31a0、31b0的HP蒸汽導(dǎo)入部之間進行密封平衡環(huán)10。并且，在HP葉片環(huán)8a0、8b0以及平衡環(huán)10接近渦輪轉(zhuǎn)子7的位置，設(shè)置有用于限制蒸汽向各處泄漏的密封翼片部11。
[0125]在本實施方式中，在兩系統(tǒng)的HP蒸汽入口部之間，且在平衡環(huán)10沿徑向形成有冷卻蒸汽供給路徑101。VHP渦輪1的排氣蒸汽Sl作為冷卻蒸汽導(dǎo)入該冷卻蒸汽供給路徑101。該冷卻蒸汽供給路徑101到達渦輪轉(zhuǎn)子7的外周面，并與左右對稱地配置的渦輪轉(zhuǎn)子7與平衡環(huán)10之間的間隙720a、720b連通。導(dǎo)入冷卻蒸汽供給路徑101的排氣蒸汽Sl通過間隙720a、720b，朝向兩側(cè)的HP渦輪葉柵部71a0、71b0。
[0126]另外，在HP葉柵部71a0、71b0和初級動葉片71al、71bl的動葉片葉片槽的底部等，形成有用于使冷卻蒸汽Si流動的冷卻孔71a2、71b2。在本實施方式中，IP渦輪132的蒸汽導(dǎo)入部也成為與圖5所示的HP渦輪131相同的結(jié)構(gòu)，因此，省略IP渦輪132的工作蒸汽導(dǎo)入部的說明。
[0127]在本實施方式中，導(dǎo)入冷卻蒸汽供給路徑101的VHP渦輪1的排氣蒸汽Sl的溫度比HP渦輪131的入口部的HP蒸汽的溫度足夠低，并且，比HP蒸汽經(jīng)過初級靜葉片8al、8bl并在間隙720a、720b迂回的蒸汽的溫度更低(例如，500°C)。并且，排氣蒸汽Sl的壓力被設(shè)定為比上述迂回蒸汽的壓力大。
[0128]S卩，如圖5所示，在將VHP渦輪1的排氣蒸汽Sl的壓力、該HP蒸汽的初級靜葉片8al、8bl出口側(cè)蒸汽壓力(上述迂回蒸汽的壓力)分別設(shè)定為Ρρ PQ時，各壓力滿足下式
(2)所不的關(guān)系。
[0129]PPP0.........(2)
[0130]因此，排氣蒸汽Sl能夠與上述迂回蒸汽相逆而遍布整個間隙720a、720b，因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠更為有效地冷卻平衡環(huán)10和該平衡環(huán)內(nèi)側(cè)的渦輪轉(zhuǎn)子7。
[0131]這是因為，VHP渦輪1的排氣蒸汽Sl是在VHP渦輪1做功后的蒸汽，與現(xiàn)有的冷卻方法中作為冷卻蒸汽使用的HP渦輪部31a0、31b0的初級靜葉片的出口的蒸汽相比，溫度足夠低。
[0132]由于排氣蒸汽Sl從設(shè)置在HP葉柵部71a0、71b0冷卻孔71al、71a2流入HP葉柵部71a0、71b0，因此，也能夠冷卻HP葉柵部71a0、71b0。
[0133]并且，在本實施方式中，IP渦輪132的IP蒸汽導(dǎo)入部也成為與HP渦輪131相同的結(jié)構(gòu)。與IP渦輪132的入口部的IP蒸汽溫度相比，溫度足夠低的HP渦輪131的排氣蒸汽(例如，500°C )經(jīng)由蒸汽連接管110作為冷卻蒸汽被供給到IP渦輪132的IP蒸汽導(dǎo)入部。因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠更為有效地冷卻IP渦輪132的工作蒸汽導(dǎo)入部附近。
[0134]HP渦輪131的排氣蒸汽是在HP渦輪部31a0、31b0做功后的蒸汽，與現(xiàn)有技術(shù)中作為冷卻蒸汽使用的IP渦輪部32a0、32b0的初級靜葉片(未圖示)的出口側(cè)蒸汽相比，溫度足夠低，因此，能夠提高冷卻效果。
[0135]在本實施方式中，由于利用與HP渦輪131、IP渦輪132的各自的壓力、溫度條件相應(yīng)的冷卻蒸汽進行冷卻，因此，能夠分別有效地冷卻HP渦輪131和IP渦輪132的高溫蒸汽導(dǎo)入部。
[0136]由此，對于HP渦輪葉柵部71a0、71b0以及IP渦輪葉柵部(未圖示)，能夠在材料選擇、強度設(shè)計以及材料設(shè)計等方面給出富余，實際的渦輪設(shè)計變得容易。
[0137]在對HP渦輪131、IP渦輪132的工作蒸汽導(dǎo)入部進行冷卻時，在該導(dǎo)入部及其周邊，在旋轉(zhuǎn)部或靜止部采用焊接結(jié)構(gòu)時，即使在預(yù)計焊接部的強度比母材部低的強度設(shè)計中，也能夠給出富余，這一點也利于實際的渦輪設(shè)計。
[0138]另外，在本實施方式中，對分別冷卻HP渦輪131和IP渦輪132的結(jié)構(gòu)進行了說明，然而，根據(jù)需要，也可以僅對其任意一個進行冷卻。
[0139](第三實施方式)
[0140]接著，利用圖6對適用于本發(fā)明的蒸汽渦輪發(fā)電機的第三實施方式進行說明。與上述第一實施方式相比，如圖6所示，本實施方式中，代替VHP渦輪1的排氣，而將從VHP渦輪1的中級抽出的蒸汽作為冷卻蒸汽導(dǎo)入HIP渦輪3。即，蒸汽連接管120與VHP渦輪1的中級的葉柵部以及HIP渦輪3的冷卻蒸汽供給路徑101連接。通過該蒸汽連接管120，將VHP渦輪1的中級葉柵部的抽氣蒸汽作為冷卻蒸汽供給到HIP渦輪3的冷卻蒸汽供給路徑101。
[0141]由于其他結(jié)構(gòu)與上述第一實施方式相同，因此，省略相同部分的說明。當(dāng)上述抽氣蒸汽的壓力為Pi時，該抽氣蒸汽的壓力Pi滿足上述式子(1)。
[0142]在本實施方式中，與迂回地經(jīng)過HP渦輪部31的初級靜葉片8al或IP渦輪部32的初級靜葉片9al的蒸汽相比，作為冷卻蒸汽從VHP渦輪1供給到HIP渦輪3的抽氣蒸汽溫度更低，且壓力大于等于該迂回蒸汽的壓力。因此，能夠使該抽氣蒸汽遍布平衡環(huán)10與渦輪轉(zhuǎn)子7的HP平衡部72之間的整個間隙720、721，能夠提高平衡環(huán)10和HP平衡部72的冷卻效果。
[0143]并且，通過將VHP渦輪1的葉柵級之間的適當(dāng)部位選擇為抽氣部位，能夠向?qū)IP渦輪3的工作蒸汽導(dǎo)入部的冷卻供給最適當(dāng)?shù)膲毫驕囟鹊睦鋮s蒸汽，能夠?qū)IP渦輪3的工作蒸汽導(dǎo)入部冷卻至最適當(dāng)?shù)臏囟取?br> [0144](第四實施方式)
[0145]圖7表示將本發(fā)明應(yīng)用在蒸汽渦輪發(fā)電機的第四實施方式。本實施方式與上述第一實施方式不同之處在于，不是使用VHP渦輪1的排氣蒸汽的一部分作為HIP渦輪3的冷卻蒸汽，而是從鍋爐2的過熱器21抽出VHP蒸汽生成過程中的蒸汽的一部分，將該抽氣蒸汽作為冷卻蒸汽經(jīng)由蒸汽連接管130供給到HIP渦輪3的工作蒸汽導(dǎo)入部。其他結(jié)構(gòu)與第一實施方式相同，因此，省略相同部分的說明。
[0146]在本實施方式中，在鍋爐2中，將從泵6供給到鍋爐2的最終供水過熱至VHP蒸汽時，將在過熱器21的中途分流的一部分鍋爐抽氣蒸汽作為冷卻蒸汽供給到HIP渦輪3。該鍋爐抽氣蒸汽在過熱器21內(nèi)具有充分的過熱度，且其具有比HIP渦輪3的HP渦輪部31、IP渦輪部32的入口蒸汽溫度足夠低的溫度(例如，600°C )。即，從溫度還沒有完全升高的部位抽氣，將其供給到HIP渦輪3。將該鍋爐抽氣蒸汽的壓力設(shè)定為Pi時，該抽氣蒸汽的壓力Pi滿足上述式子(1)。
[0147]在本實施方式中，使用來自過熱器21的鍋爐抽氣蒸汽作為HIP渦輪3的HP渦輪部31或IP渦輪部32的高溫蒸汽導(dǎo)入部的冷卻蒸汽，該抽氣蒸汽的溫度比HP渦輪部31的入口部的工作蒸汽溫度足夠低，因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠進一步提高HIP渦輪3的高溫蒸汽導(dǎo)入部附近的冷卻效果。這是因為，來自過熱器21的抽氣蒸汽是在鍋爐2加熱到規(guī)定溫度前的蒸汽，與現(xiàn)有的冷卻方法中作為冷卻蒸汽使用的HP渦輪部31的初級靜葉片8al的出口的蒸汽相比溫度足夠低。
[0148]另外，作為本實施方式的變形例，代替使用過熱器21的抽氣蒸汽作為冷卻蒸汽，也可以使用鍋爐2的第一級再熱器22或第二級再熱器23的抽氣作為冷卻蒸汽。
[0149](第五實施方式)
[0150]圖8表不將本發(fā)明應(yīng)用在蒸汽潤輪發(fā)電機的第五實施方式。在圖8中，本實施方式(HP1-1P1-HP2-1P2-LP結(jié)構(gòu))包括:具有過熱器21和再熱器22的鍋爐2、代替VHP渦輪1的被分為兩個的HP渦輪、被分為兩個的IP渦輪、一臺LP渦輪4。
[0151]上述HP渦輪被分為高溫高壓側(cè)的第一 HP渦輪部(HP1渦輪部)31a、低溫低壓側(cè)的第二 HP渦輪部(HP2渦輪部)31b。上述IP渦輪被分為高溫高壓側(cè)的第一 IP渦輪部(IP1渦輪部)32a和低溫低壓側(cè)的第二 IP渦輪部(IP2渦輪部)32b。HP1渦輪部31a和IP1渦輪部32a固設(shè)在單軸的渦輪轉(zhuǎn)子，構(gòu)成收容在一個殼體內(nèi)的高中壓對流殼體一體式的蒸汽渦輪40 (下面稱為“HIP1渦輪40”)。
[0152]并且，HP2渦輪部31b和IP2渦輪部32b固設(shè)在單軸的渦輪轉(zhuǎn)子，構(gòu)成收容在一個殼體內(nèi)的高中壓對流殼體一體式的蒸汽渦輪42 (下面稱為“H2P2渦輪42”)。HIP1渦輪40、H2P2渦輪42以及LP渦輪4在同一軸線上與一個渦輪轉(zhuǎn)子連結(jié)。
[0153]在本實施方式中，鍋爐2的過熱器21中生成的HP蒸汽(例如，650°C)經(jīng)由蒸汽管212被導(dǎo)入HP1渦輪部31a，并對其進行驅(qū)動。HP1渦輪部31a的排氣蒸汽(不足650°C )經(jīng)過HP連接管44導(dǎo)入HP2渦輪部31b，并對其進行驅(qū)動。HP2渦輪部31b的排氣蒸汽經(jīng)由排氣蒸汽管312輸送到鍋爐2的再熱器22，經(jīng)過再熱器22成為IP蒸汽(例如，650°C )。該IP蒸汽經(jīng)由蒸汽管222導(dǎo)入IP1渦輪部32a，并對其進行驅(qū)動。
[0154]IP1渦輪部32a的排氣蒸汽(不足650°C)經(jīng)過IP連接管46導(dǎo)入IP2渦輪部32b，并對其進行驅(qū)動。接著，IP2渦輪部32b的排氣蒸汽通過跨越管321并被導(dǎo)入LP渦輪4，并對其進行驅(qū)動。LP渦輪4的排氣蒸汽在冷凝器5凝結(jié)，并被鍋爐供水泵6加壓從而返回鍋爐2，并再次成為HP蒸汽，在HIP1渦輪40循環(huán)。
[0155]在鍋爐2中，在將從泵6供給的最終供水加熱為HP蒸汽時，將在過熱器21的中途分流的一部分鍋爐抽氣蒸汽作為冷卻蒸汽供給到HIP1渦輪40的工作蒸汽導(dǎo)入部。該鍋爐抽氣蒸汽在過熱器21內(nèi)具有充分的過熱度，且其具有比HP1渦輪部31a和IP1渦輪部32a的入口蒸汽溫度足夠低的溫度(例如，600°C)。即，該抽氣蒸汽是從溫度還沒有完全升高的部位抽出的，將其供給到HIP1渦輪40。該抽氣蒸汽的溫度條件和壓力條件與上述第四實施方式相同。
[0156]HIP1渦輪40的工作蒸汽導(dǎo)入部附近的結(jié)構(gòu)與圖2所示的第一實施方式中的HIP渦輪3相同，因此，省略該工作蒸汽導(dǎo)入部附近的結(jié)構(gòu)的說明。
[0157]在本實施方式中，由于使用來自過熱器21的抽氣蒸汽作為冷卻蒸汽，與來自HP1渦輪部31a、IP1渦輪部32a的入口部的工作蒸汽溫度相比，該抽氣蒸汽的溫度足夠低，因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠進一步提高工作蒸汽導(dǎo)入部的冷卻效果。來自過熱器21的抽氣蒸汽是在鍋爐2中加熱至規(guī)定溫度前的蒸汽，與現(xiàn)有技術(shù)中作為冷卻蒸汽使用的HP1渦輪部31a的初級靜葉片的出口的蒸汽相比溫度足夠低。因此，能夠提高冷卻效果。
[0158](第六實施方式)
[0159]圖9表示將本發(fā)明應(yīng)用在蒸汽渦輪發(fā)電機的第六實施方式。本實施方式(IP1-HP-1P2-LP結(jié)構(gòu))與上述第五實施方式的不同之處在于，HP渦輪31沒有被分割，而IP渦輪被分割為高溫高壓側(cè)的IP1渦輪部32a和低溫低壓側(cè)的IP2渦輪部32b。并且，HP渦輪31和IP2渦輪部32b固設(shè)在單軸的渦輪轉(zhuǎn)子，構(gòu)成收容在一個殼體內(nèi)的高中壓對流殼體一體式的蒸汽渦輪(HIP渦輪)41。IP1渦輪部32a、HIP渦輪41、LP渦輪4在同一軸線上與一個渦輪轉(zhuǎn)子連結(jié)。
[0160]在本實施方式中，在鍋爐2的過熱器21中生成的HP蒸汽(例如，650°C)被導(dǎo)入HIP渦輪41的HP渦輪部31，并對其進行驅(qū)動。HP渦輪部31的排氣蒸汽經(jīng)過鍋爐2的再熱器22成為IP蒸汽(例如，650°C )。IP蒸汽被導(dǎo)入IP1渦輪部32a，并對其進行驅(qū)動。IP1渦輪部32a的排氣蒸汽(例如，不到600°C )經(jīng)過IP連接管46被導(dǎo)入IP2渦輪部32b，并對其進行驅(qū)動。
[0161]接著，IP2渦輪部32b的排氣蒸汽通過跨越管321并被導(dǎo)入LP渦輪4，并對其進行驅(qū)動。LP渦輪4的排氣蒸汽在冷凝器5凝結(jié)，并被鍋爐供水泵6加壓，從而返回鍋爐2，并再次成為HP蒸汽，在HP渦輪部31循環(huán)。并且，在鍋爐2將從泵6供給的最終供水加熱為HP蒸汽時，將在過熱器21的中途分流的一部分鍋爐抽氣蒸汽作為冷卻蒸汽供給到HIP渦輪41的工作蒸汽導(dǎo)入部。
[0162]該鍋爐抽氣蒸汽在過熱器21內(nèi)具有足夠的過熱度，且溫度比HP渦輪部31和IP2渦輪部32b的入口蒸汽溫度更低(例如，600°C)。即，該抽氣蒸汽被從溫度還沒有完全升高的部位抽出，并被供給到HIP渦輪41。該鍋爐抽氣蒸汽的溫度條件和壓力條件與上述第五實施方式相同。
[0163]另外，HIP渦輪41的工作蒸汽導(dǎo)入部的結(jié)構(gòu)與圖2所示的第一實施方式的HIP渦輪3相同，只是將供給的冷卻蒸汽由VHP排氣蒸汽替換為鍋爐抽氣蒸汽這一點不同，因此，省略該工作蒸汽導(dǎo)入部的詳細說明。
[0164]在本實施方式中，作為HIP渦輪41的工作蒸汽導(dǎo)入部的冷卻蒸汽，使用從鍋爐2的過熱器21抽出并且與HP渦輪部31和IP2渦輪部32b的入口部的工作蒸汽溫度相比溫度足夠低的鍋爐抽氣蒸汽。因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠進一步提高HIP渦輪41的高溫蒸汽導(dǎo)入部附近的冷卻效果。
[0165](第七實施方式)
[0166]圖10表示將本發(fā)明應(yīng)用在蒸汽渦輪發(fā)電機的第七實施方式。本實施方式與圖8所示的上述第五實施方式的不同結(jié)構(gòu)在于，作為HIP1渦輪40的冷卻蒸汽，代替過熱器21的抽氣蒸汽，而使用從HP1渦輪部31a的葉柵級之間抽出的抽氣蒸汽。由于其他結(jié)構(gòu)與第五實施方式共通，省略說明。
[0167]在圖10中，HP1渦輪部31a的抽氣蒸汽經(jīng)由蒸汽連接管724被供給到HIP1渦輪40的工作蒸汽導(dǎo)入部。
[0168]圖11表示HIP1渦輪40的工作蒸汽導(dǎo)入部附近的結(jié)構(gòu)。雖然基本結(jié)構(gòu)與圖2所示的第一實施方式的工作蒸汽導(dǎo)入部相同，但是，在本實施方式中，向該蒸汽導(dǎo)入部供給冷卻蒸汽，并排出用于冷卻后的冷卻蒸汽的路徑的結(jié)構(gòu)不同。省略其他的與第一實施方式共通的結(jié)構(gòu)的說明。
[0169]在本實施方式中，在平衡環(huán)10的靠近IP1渦輪部32a側(cè)沿徑向形成有冷卻蒸汽供給路徑101。該冷卻蒸汽供給路徑101在平衡環(huán)10與間隙721、723之間形成開口。該間隙721、723形成在渦輪轉(zhuǎn)子7的HP平衡部72與IP平衡部73之間。通過蒸汽連接管724對HIP1渦輪40的HP1渦輪部31a的葉柵級之間與冷卻蒸汽供給路徑101進行連接，從該葉柵級之間抽出的抽氣氣體Sl作為冷卻蒸汽經(jīng)由蒸汽連接管724被導(dǎo)入冷卻蒸汽供給路徑 101。
[0170]并且，在比冷卻蒸汽供給路徑101更靠近HP1渦輪部31a的位置，沿徑向形成有冷卻蒸汽排出路徑103。該冷卻蒸汽排出路徑103在形成于渦輪轉(zhuǎn)子7的HP平衡部72的外周面的間隙720與間隙721之間進行開口。冷卻蒸汽排出路徑103與排氣蒸汽管44連接，HP1渦輪部31a經(jīng)由排氣蒸汽管44作為工作蒸汽被供給到HIP2渦輪42的HP2渦輪部31b。
[0171]在上述結(jié)構(gòu)中，HP1渦輪部31a的初級靜葉片8al的出口 T的蒸汽的一部分通過HP平衡環(huán)72a與渦輪轉(zhuǎn)子7之間的間隙720流向HP渦輪葉柵部71的軸向相反側(cè)。另一方面，從HP1渦輪部31a的葉柵級之間抽出的抽氣蒸汽Sl通過冷卻蒸汽供給路徑101到達平衡環(huán)10內(nèi)部的間隙721。隨后，抽氣蒸汽Sl的一部分通過間隙723朝向IP渦輪葉柵部74，并且，剩下的抽氣蒸汽Sl向相反方向的HP1渦輪部31a側(cè)分流，通過間隙721流動。
[0172]向HP1潤輪部31a側(cè)分流的抽氣蒸汽Si與從初級靜葉片8al的出口分流并通過間隙720的蒸汽合流，從冷卻蒸汽排出路徑103排出。通過冷卻蒸汽排出路徑103的排氣蒸汽s2通過排氣蒸汽管44作為工作蒸汽供給到HP2渦輪部31b。通過冷卻蒸汽排出部103的排氣蒸汽s2也具有使渦輪轉(zhuǎn)子7負荷的推力平衡的作用。
[0173]從HP1渦輪部31a的初級靜葉片8al的出口 T分流并通過間隙720的蒸汽不朝向IP1渦輪葉柵部74，而是全部通過冷卻蒸汽排出路徑103并被導(dǎo)入排氣蒸汽管44。從壓力大于等于HP1渦輪部32a的排氣的部分的葉柵級之間適當(dāng)?shù)爻槌鯤P1渦輪部31a的抽氣蒸汽Si即可。
[0174]S卩，如圖11所示，在分別將供給到HP1渦輪部31a的入口部的工作蒸汽壓力、HP抽氣蒸汽Sl的壓力、該工作蒸汽通過初級靜葉片8al并到達冷卻蒸汽排出路徑103的排氣蒸汽s2的壓力、IP1渦輪部32a的初級靜葉片出口的蒸汽壓力設(shè)為PpPpPyPs時，各壓力滿足下式(3)所示的關(guān)系。
[0175]P0 > Pi ^ P2 > P3.........(3)
[0176]如果抽氣蒸汽Sl的壓力Pi比排氣蒸汽s2的壓力P2或IP初級靜葉片出口壓力P3大，則能夠使抽氣蒸汽Si與HP蒸汽和IP蒸汽的各初級靜葉片8al、9al的出口蒸汽相逆，而遍布間隙721、723。抽氣蒸汽Sl是在HP1渦輪部32al完成一部分做功后的蒸汽，與現(xiàn)有的冷卻方法中作為冷卻蒸汽使用的HP1渦輪部31a的初級靜葉片的出口的蒸汽相比溫度足夠低。因此，能夠提高平衡環(huán)10和位于平衡環(huán)10的內(nèi)側(cè)渦輪轉(zhuǎn)子7的外周面72的冷卻效果。
[0177]根據(jù)本實施方式，能夠使HP1渦輪部31a的抽氣蒸汽81經(jīng)由冷卻蒸汽供給路徑101遍布轉(zhuǎn)子7的外周面72與平衡環(huán)10之間的間隙721、723，該抽氣蒸汽Sl與HP1渦輪部31a和IP1渦輪部32a的入口部的工作蒸汽溫度相比溫度足夠低。因此，能夠?qū)⑻幱贖IP1渦輪40的高溫狀態(tài)的工作蒸汽導(dǎo)入部附近冷卻至比現(xiàn)有技術(shù)更低的溫度。
[0178]特別地，在工作蒸汽導(dǎo)入部及其周邊，在旋轉(zhuǎn)部或靜止部采用焊接結(jié)構(gòu)時，即使在預(yù)計焊接部的強度比母材部低的強度設(shè)計中，也能夠給出富余，這一點也使實際的渦輪設(shè)計變得容易。
[0179]S卩，通過焊接等對由不同種類的材料構(gòu)成的多個分割體進行接合而構(gòu)成渦輪轉(zhuǎn)子7，如圖11所示，該焊接部w位于平衡環(huán)10的內(nèi)側(cè)時，焊接部w會暴露在高溫環(huán)境中，強度有可能會下降。
[0180]對此，通過使冷卻蒸汽Sl從冷卻蒸汽供給路徑101流動到間隙721、723，能夠提高焊接部w的冷卻效果。由此，能夠防止焊接部w的強度的下降。
[0181]另外，在本實施方式中，雖然使用HP1渦輪部31a的抽氣蒸汽Sl作為冷卻蒸汽，但是，也可以將HP1渦輪部31a的排氣蒸汽作為冷卻蒸汽使用。
[0182]并且，作為上述第七實施方式的變形例，如圖11所示，也可以在使HP1渦輪部31a的抽氣蒸汽Sl供給至冷卻蒸汽供給路徑101之前，使其先通過冷卻裝置728，由此進行預(yù)冷。作為冷卻裝置728的冷卻機構(gòu)，例如，使抽氣蒸汽Sl通過傳熱管，同時使用風(fēng)扇，向該傳熱管輸送冷風(fēng)，風(fēng)冷抽氣蒸汽Sl，該傳熱管由擴大了傳熱面積的渦形配管或帶翼片配管等構(gòu)成。
[0183]或者，也可以通過使抽氣蒸汽Sl在作為雙重配管的傳熱管的一個流路流動，使冷卻水在另一個流路徑流動，通過水冷來冷卻抽氣蒸汽Sl。另外，也可以將在這里回收的熱量用于其他機器。由此，能夠更為可靠地將HIP1渦輪40的工作蒸汽導(dǎo)入部冷卻至更低溫度。
[0184]如上所述，對本發(fā)明進行了說明，然而，本發(fā)明不僅限于上述實施方式，在不脫離其主旨的范圍內(nèi)，能夠進行各種變形。
[0185]工業(yè)實用性
[0186]根據(jù)本發(fā)明，在蒸汽渦輪發(fā)電設(shè)備中，能夠?qū)α鳉んw一體式的蒸汽渦輪的工作蒸汽導(dǎo)入部附近進行有效地冷卻，該對流殼體一體式的蒸汽渦輪由在一個殼體內(nèi)收容工作蒸汽壓力不同的多個蒸汽渦輪而構(gòu)成。并且，本發(fā)明也能夠適用于包括VHP-HIP-LP結(jié)構(gòu)或VHP-HP-1P-LP等結(jié)構(gòu)的所有再熱渦輪。
【權(quán)利要求】
1.一種蒸汽渦輪發(fā)電設(shè)備的冷卻方法，該蒸汽渦輪發(fā)電設(shè)備包括:對流殼體一體式蒸汽渦輪，該對流殼體一體式蒸汽渦輪在一個殼體內(nèi)收容比低壓渦輪高壓的多個渦輪部，并利用平衡密封部對上述多個渦輪部之間進行分隔，所述蒸汽渦輪發(fā)電設(shè)備的冷卻方法用于對該平衡密封部和配置在該平衡密封部的內(nèi)側(cè)的轉(zhuǎn)子軸進行冷卻，其特征在于，包括: 冷卻蒸汽供給工序，其將冷卻蒸汽供給到設(shè)置在所述平衡密封部的冷卻蒸汽供給路徑，所述冷卻蒸汽具有比在蒸汽渦輪發(fā)電設(shè)備內(nèi)產(chǎn)生并被供給到所述對流殼體一體式蒸汽渦輪的各個渦輪部的工作蒸汽經(jīng)過初級靜葉片后的初級靜葉片出口蒸汽的溫度更低的溫度，并且，具有大于等于該初級靜葉片出口蒸汽的壓力的壓力； 冷卻工序，其通過將該冷卻蒸汽經(jīng)由該冷卻蒸汽供給路徑導(dǎo)入形成在該平衡密封部與轉(zhuǎn)子軸之間的間隙，并使冷卻蒸汽與該初級靜葉片出口蒸汽相逆而在該間隙流通，從而冷卻該平衡密封部和轉(zhuǎn)子軸； 所述對流殼體一體式蒸汽渦輪包括第一渦輪部以及第二渦輪部，所述第一渦輪部和所述第二渦輪部在一個所述殼體內(nèi)左右對稱地設(shè)置，被同一所述工作蒸汽驅(qū)動， 所述冷卻蒸汽供給路徑配置在所述第一渦輪部的蒸汽入口部以及所述第二渦輪部的蒸汽入口部之間， 在所述冷卻工序中，將經(jīng)由所述冷卻蒸汽供給路徑供給的所述冷卻蒸汽分流，使分流的所述冷卻蒸汽分別向左右對稱地配置的一對所述間隙流動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸汽渦輪發(fā)電設(shè)備的冷卻方法，其特征在于， 所述轉(zhuǎn)子軸通過接合由不同材質(zhì)的材料構(gòu)成的分割體而構(gòu)成，并且，面對所述間隙形成有一體地連結(jié)該轉(zhuǎn)子軸的接頭部，通過所述冷卻蒸汽冷卻該接頭部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蒸汽渦輪發(fā)電設(shè)備的冷卻方法，其特征在于， 所述蒸汽渦輪設(shè)備包括:超高壓渦輪；高壓渦輪，該高壓渦輪被再加熱所述超高壓渦輪的排氣蒸汽而獲得的高壓蒸汽驅(qū)動；中壓渦輪，該中壓渦輪被再加熱所述高壓渦輪的排氣蒸汽而獲得的中壓蒸汽驅(qū)動；所述低壓渦輪，該低壓渦輪被所述中壓渦輪的排氣蒸汽驅(qū)動； 所述高壓渦輪包括第一高壓渦輪部以及第二高壓渦輪部，所述第一高壓渦輪部和所述第二高壓渦輪部作為所述對流殼體一體式蒸汽渦輪而構(gòu)成，在一個所述殼體內(nèi)左右對稱地設(shè)置； 所述高壓渦輪的所述冷卻蒸汽供給路徑配置在所述第一高壓渦輪部的蒸汽入口部以及所述第二高壓渦輪部的蒸汽入口部之間； 在所述冷卻蒸汽供給工序中，將所述超高壓渦輪的所述排氣蒸汽作為所述冷卻蒸汽，向所述高壓渦輪的所述冷卻蒸汽供給路徑供給； 在所述冷卻工序中，將作為經(jīng)由所述冷卻蒸汽供給路徑供給的所述冷卻蒸汽的所述超高壓渦輪的所述排氣蒸汽分流，使分流的所述超高壓渦輪的所述排氣蒸汽分別向所述高壓渦輪的一對所述間隙流動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的蒸汽渦輪發(fā)電設(shè)備的冷卻方法，其特征在于， 所述蒸汽渦輪設(shè)備包括:超高壓渦輪；高壓渦輪，該高壓渦輪被再加熱所述超高壓渦輪的排氣蒸汽而獲得的高壓蒸汽驅(qū)動；中壓渦輪，該中壓渦輪被再加熱所述高壓渦輪的排氣蒸汽而獲得的中壓蒸汽驅(qū)動；所述低壓渦輪，該低壓渦輪被所述中壓渦輪的排氣蒸汽驅(qū)動； 所述中壓渦輪包括第一中壓渦輪部以及第二中壓渦輪部，所述第一中壓渦輪部和所述第二中壓渦輪部作為所述對流殼體一體式蒸汽渦輪而構(gòu)成，在一個所述殼體內(nèi)左右對稱地設(shè)置； 所述中壓渦輪的所述冷卻蒸汽供給路徑配置在所述第一中壓渦輪部的蒸汽入口部以及所述第二中壓渦輪部的蒸汽入口部之間； 在所述冷卻蒸汽供給工序中，將所述高壓渦輪的所述排氣蒸汽作為所述冷卻蒸汽向所述中壓渦輪的所述冷卻蒸汽供給路徑供給； 在所述冷卻工序中，將作為經(jīng)由所述冷卻蒸汽供給路徑供給的所述冷卻蒸汽的所述高壓渦輪的所述排氣蒸汽分流，使分流的所述高壓渦輪的所述排氣蒸汽分別向所述中壓渦輪的一對所述間隙流動。
5.一種蒸汽渦輪發(fā)電設(shè)備的冷卻裝置，該蒸汽渦輪發(fā)電設(shè)備包括:對流殼體一體式蒸汽渦輪，該對流殼體一體式蒸汽渦輪在一個殼體內(nèi)收容比低壓渦輪高壓的多個渦輪部，并利用平衡密封部對上述多個渦輪部之間進行分隔，所述蒸汽渦輪發(fā)電設(shè)備的冷卻裝置用于對該平衡密封部和配置在該平衡密封部的內(nèi)側(cè)的轉(zhuǎn)子軸進行冷卻，其特征在于，包括: 冷卻蒸汽供給路徑，其形成在所述平衡密封部，并在該平衡密封部與轉(zhuǎn)子軸之間的間隙開口 ； 冷卻蒸汽管，其與該冷卻蒸汽供給路徑連接，并向該冷卻蒸汽供給路徑供給冷卻蒸汽，該冷卻蒸汽具有比在蒸汽渦輪發(fā)電設(shè)備內(nèi)產(chǎn)生并被供給到所述對流殼體一體式蒸汽渦輪的各個渦輪部的工作蒸汽經(jīng)過初級靜葉片后的初級靜葉片出口蒸汽的溫度更低的溫度，并且，具有大于等于該初級靜葉片出口蒸汽的壓力的壓力； 使該冷卻蒸汽經(jīng)由該冷卻蒸汽供給路徑在平衡密封部與轉(zhuǎn)子軸之間的間隙流通，從而冷卻該平衡密封部和轉(zhuǎn)子軸， 所述對流殼體一體式蒸汽渦輪包括第一渦輪部以及第二渦輪部，所述第一渦輪部和所述第二渦輪部在一個所述殼體內(nèi)左右對稱地設(shè)置，被同一所述工作蒸汽驅(qū)動， 所述冷卻蒸汽供給路徑配置在所述第一渦輪部的蒸汽入口部以及所述第二渦輪部的蒸汽入口部之間， 將經(jīng)由所述冷卻蒸汽供給路徑供給的所述冷卻蒸汽分流，使分流的所述冷卻蒸汽分別向左右對稱地配置的一對所述間隙流動。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的蒸汽渦輪發(fā)電設(shè)備的冷卻裝置，其特征在于， 所述蒸汽渦輪設(shè)備包括:超高壓渦輪；高壓渦輪，該高壓渦輪被再加熱所述超高壓渦輪的排氣蒸汽而獲得的高壓蒸汽驅(qū)動；中壓渦輪，該中壓渦輪被再加熱所述高壓渦輪的排氣蒸汽而獲得的中壓蒸汽驅(qū)動；所述低壓渦輪，該低壓渦輪被所述中壓渦輪的排氣蒸汽驅(qū)動； 所述高壓渦輪包括第一高壓渦輪部以及第二高壓渦輪部，所述第一高壓渦輪部和所述第二高壓渦輪部作為所述對流殼體一體式蒸汽渦輪而構(gòu)成，在一個所述殼體內(nèi)左右對稱地設(shè)置； 所述高壓渦輪的所述冷卻蒸汽供給路徑配置在所述第一高壓渦輪部的蒸汽入口部以及所述第二高壓渦輪部的蒸汽入口部之間； 將所述超高壓渦輪的所述排氣蒸汽作為所述冷卻蒸汽向所述高壓渦輪的所述冷卻蒸汽供給路徑供給，將作為經(jīng)由該冷卻蒸汽供給路徑供給的所述冷卻蒸汽的所述超高壓渦輪的所述排氣蒸汽分流，使分流的所述超高壓渦輪的所述排氣蒸汽分別向所述高壓渦輪的一對所述間隙流動。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的蒸汽渦輪發(fā)電設(shè)備的冷卻裝置，其特征在于， 所述蒸汽渦輪設(shè)備包括:超高壓渦輪；高壓渦輪，該高壓渦輪被再加熱所述超高壓渦輪的排氣蒸汽而獲得的高壓蒸汽驅(qū)動；中壓渦輪，該中壓渦輪被再加熱所述高壓渦輪的排氣蒸汽而獲得的中壓蒸汽驅(qū)動；所述低壓渦輪，該低壓渦輪被所述中壓渦輪的排氣蒸汽驅(qū)動； 所述中壓渦輪包括第一中壓渦輪部以及第二中壓渦輪部，所述第一中壓渦輪部和所述第二中壓渦輪部作為所述對流殼體一體式蒸汽渦輪而構(gòu)成，在一個所述殼體內(nèi)左右對稱地設(shè)置； 所述中壓渦輪的所述冷卻蒸汽供給路徑配置在所述第一中壓渦輪部的蒸汽入口部以及所述第二中壓渦輪部的蒸汽入口部之間； 將所述高壓渦輪的所述排氣蒸汽作為所述冷卻蒸汽向所述中壓渦輪的所述冷卻蒸汽供給路徑供給，將作為經(jīng)由所述冷卻蒸汽供給路徑供給的所述冷卻蒸汽的所述高壓渦輪的所述排氣蒸汽分流，使分流的所述高壓渦輪的所述排氣蒸汽分別向所述中壓渦輪的一對所述間隙流動。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的蒸汽渦輪發(fā)電設(shè)備的冷卻裝置，其特征在于， 在鍋爐中具有對蒸汽進行過熱的過熱器，將從該過熱器中抽出的蒸汽作為所述冷卻蒸汽供給到所述冷卻蒸汽供給路徑。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的蒸汽渦輪發(fā)電設(shè)備的冷卻裝置，其特征在于， 在鍋爐中具有再熱器，該再熱器對從蒸汽渦輪排出的排氣蒸汽進行再熱，將從該再熱器抽出的鍋爐再熱蒸汽作為所述冷卻蒸汽供給到所述冷卻蒸汽供給路徑。
【文檔編號】F01D5/08GK104314627SQ201410428678
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2009年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2009年2月25日
【發(fā)明者】石黑淳一, 藤川立誠, 田中良典, 杼谷直人, 西本慎 申請人:三菱重工業(yè)株式會社