[发明专利]蒸气涡轮的水分除去装置

说明书

技术领域

本发明涉及能够高效率地将附着在蒸气涡轮的静叶片腹面的水滴或水膜除去的水分除去装置。

背景技术

在蒸气涡轮的最终级附近，蒸气流的湿润度成为8％以上。由于从该湿润蒸气流产生的水滴而产生湿润损失，涡轮效率下降。而且，从该湿润蒸气产生的水滴与以高速旋转的动叶片碰撞而引起浸蚀现象。在湿润蒸气流中包含的水滴附着于静叶片表面而形成水膜。该水膜在静叶片表面成为水膜流而向静叶片后缘侧流动，之后，在静叶片后缘处撕碎而形成粗大水滴。该粗大水滴成为引起动叶片的腐蚀的较大的原因之一。

图14示出蒸气涡轮中的蒸气流的流动部位。静叶片100连接在设于转子轴(图示省略)侧的隔膜104与设于尖端侧的支承环106之间。在湿润蒸气流s中包含的微小水滴dw较多地附着于静叶片100的表面，尤其是与静叶片背面bs相比面向湿润蒸气s的静叶片腹面fs，在静叶片腹面fs集聚而形成朝向静叶片后缘侧的水膜流sw。静叶片腹面fs的水膜流sw从静叶片前缘fe侧向静叶片后缘re侧流动，在静叶片后缘re处撕碎而成为粗大水滴cw，与下游侧的动叶片碰撞而浸蚀动叶片表面。

图15示出静叶片出口部的湿润蒸气流s的速度三角形。与静叶片出口侧的湿润蒸气流s的绝对速度Vs相比，粗大水滴cw的绝对速度Vcw减小。因此，在考虑到动叶片102的周速U的相对速度场中，与湿润蒸气流s的相对速度Ws相比，粗大水滴cw的相对速度Wcw增大，入射角减小而以高速与动叶片102的叶片面碰撞。由此，在动叶片102的尤其是周速大的叶片前端部附近容易受到粗大水滴cw引起的浸蚀。而且，由于粗大水滴cw的碰撞而动叶片102的制动损失增加。

因此，为了除去附着于静叶片表面的水滴，以往进行的是形成在静叶片表面开口的狭缝孔，将附着于静叶片表面的水滴从该狭缝孔取入并从蒸气流的流动部位中除去的方法。专利文献1及专利文献2公开了形成有上述狭缝孔的静叶片的结构。

图16～图19示出形成有上述狭缝孔的静叶片的例子。在图16及图17中，静叶片100的轴向两端连接在设于转子轴108侧且与转子轴108分体的隔膜104与尖端侧的支承环106之间。动叶片102经由轮盘转子110而与转子轴108一体形成。在静叶片腹面fs沿静叶片100的叶片高度方向形成多个狭缝孔112，在静叶片背面bs沿静叶片100的叶片高度方向形成有多个狭缝孔114。在支承环106的内部也形成中空部106a。在中空部106a及支承环106的后端形成的狭缝槽116与低压区域连通。该低压区域相对于蒸气流的流动部位而只要具有从狭缝孔112及114取入水膜流sw且能够向中空部106a排出的差压即可。

图18示出在静叶片腹面形成有狭缝孔的以往的例子。如图18所示，在静叶片100的内部形成中空部100a。中空部100a经由形成于支承环106的孔106b而与中空部106a连通。中空部100a经由孔106c而与低压区域连通。附着于静叶片表面且朝向后缘流动的水膜流sw从狭缝孔112向中空部100a取入。

形成于静叶片腹面fs的水膜流sw随着从静叶片前缘fe向静叶片后缘re行进，聚集水滴而集聚量增大。考虑到这种情况而增多水分除去量，因此在静叶片腹面fs开口的狭缝孔112在能够与中空部100a连通的范围内，尽可能地形成在静叶片后缘侧。

而且，如图19所示，以往，形成于静叶片腹面fs的狭缝孔112的静叶片后缘侧壁面112a及静叶片前缘侧壁面112b如专利文献1公开那样，以使静叶片腹面fs相对于前缘侧基准面的倾斜角度A成为钝角的方式形成(90°<A)。由此，与狭缝孔112的狭缝宽度b相比，扩宽狭缝孔112的入口开口a的宽度，并使狭缝孔112的方向朝向湿润蒸气流s的流动方向，由此使湿润蒸气流s容易进入狭缝孔。即，想要将湿润蒸气流s积极地取入到狭缝孔112，并伴随着湿润蒸气流s而将水膜流sw取入到狭缝孔112。

【在先技术文献】

【专利文献】

【专利文献1】日本特开平64-080705号公报

【专利文献2】日本特开平09-025803号公报

发明内容

【发明要解决的课题】

中空部100a的向静叶片后缘侧的配置由于静叶片内部的空间的关系而存在极限。在静叶片腹面fs开口的狭缝孔112的倾斜角度A为钝角时，如图18所示，需要使狭缝孔112的入口开口a接近静叶片前缘侧。当入口开口a接近静叶片前缘侧时，无法除去在比入口开口a靠静叶片后缘侧形成的水膜流sw，存在水分除去效率下降这样的问题。