專(zhuān)利名稱(chēng)：汽輪機(jī)、密封裝置及它們的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用蒸汽獲得能量的汽輪機(jī)、設(shè)置在汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子的徑向外側(cè)抑 制蒸汽泄漏的密封裝置及它們的控制方法。
技術(shù)背景作為提高汽輪機(jī)效率的一種手段，已知縮短汽輪機(jī)的啟動(dòng)及停止等非正常 運(yùn)轉(zhuǎn)所需要的時(shí)間是有效的方法。通常，在啟動(dòng)汽輪機(jī)時(shí)，通過(guò)使汽輪機(jī)逐漸變暖，控制因安裝有動(dòng)葉的轉(zhuǎn) 子和內(nèi)包該轉(zhuǎn)子的外殼的熱容量差而產(chǎn)生的加熱導(dǎo)致的伸縮差(熱伸縮差)。 因此，與外殼相比較，避免了熱容量相對(duì)較小的轉(zhuǎn)子相對(duì)外殼過(guò)度地伸縮而發(fā) 生軸振動(dòng)(摩擦振動(dòng))等，同時(shí)，緩慢轉(zhuǎn)移到正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的狀態(tài)后起動(dòng)。這樣， 為了實(shí)現(xiàn)縮短非正常運(yùn)轉(zhuǎn)所需要的時(shí)間，必需解決熱伸縮差的問(wèn)題。作為減少這樣的熱伸縮差的問(wèn)題并實(shí)現(xiàn)非正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間的減少的技術(shù)，有 在比轉(zhuǎn)子熱容量大的外殼的外周面安裝熱介質(zhì)流通的通道，并利用它預(yù)先加熱(或冷卻)整個(gè)外殼的技術(shù)(參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本實(shí)開(kāi)昭62-34103號(hào)公報(bào))。 然而，上述的技術(shù)是使整個(gè)外殼變暖或冷卻為前提的技術(shù)，在不能充分準(zhǔn) 備使外殼變暖或冷卻所需要的蒸汽的場(chǎng)合，其效果很小，在實(shí)際使用中有困難。 另外，除了進(jìn)行預(yù)加熱、預(yù)冷卻以縮短非正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間以外，對(duì)于提高與之連 帶的正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的效率的方法則沒(méi)有考慮，因而還必須從考慮啟動(dòng)到停止的一 系列流程的綜合的觀點(diǎn)來(lái)提高汽輪機(jī)的效率。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就在于提高汽輪機(jī)的效率。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的汽輪機(jī)具備安裝有動(dòng)葉的轉(zhuǎn)子；從外周包 圍該轉(zhuǎn)子的隔板；將該隔板及上述轉(zhuǎn)子包在內(nèi)部并將上半部及下半部連結(jié)在凸 緣部上而成為一體的外殼；測(cè)量該外殼和上述轉(zhuǎn)子在上述轉(zhuǎn)子的軸向上由熱引 起的伸縮差的測(cè)量機(jī)構(gòu)；安裝在上述凸緣部上，進(jìn)行上述凸緣部的加熱冷卻的
加熱冷卻機(jī)構(gòu)；以及控制部，在非正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)直到上述測(cè)量機(jī)構(gòu)的測(cè)量值達(dá)到 設(shè)定值之前利用上述加熱冷卻機(jī)構(gòu)對(duì)上述凸緣部進(jìn)4亍加熱或冷卻控制。根據(jù)本發(fā)明，由于縮短非正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)所需時(shí)間的同時(shí)，能夠抑制渦輪機(jī)工 作中的蒸汽泄漏，所以能夠使汽輪機(jī)的效率提高
圖l是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的汽輪機(jī)的側(cè)視圖。圖2是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的汽輪機(jī)的剖視圖。圖3是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子附近的放大圖。圖4是放大并示意地表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的汽輪機(jī)中的密封體的圖5是放大并示意地表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的汽輪機(jī)中的其它密封 體的側(cè)視圖。圖6是表示本發(fā)明的第 一實(shí)施方式的汽輪機(jī)中的控制裝置7的汽輪機(jī)啟動(dòng) 時(shí)及停止時(shí)的處理內(nèi)容的流程圖。圖7是放大并示意地表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的比較例的汽輪機(jī)中的 一般密封體的側(cè);現(xiàn)圖。圖8是本發(fā)明的第 一實(shí)施方式的變型例的汽輪機(jī)的側(cè)視圖。圖9是本發(fā)明的第二實(shí)施方式的汽輪機(jī)的側(cè)視圖。圖IO是本發(fā)明第二實(shí)施方式的汽輪機(jī)的剖視圖。圖11是圖10中的XI部分的放大圖。圖12是表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的汽輪機(jī)中的控制裝置7B的汽輪機(jī) 啟動(dòng)時(shí)及停止時(shí)的處理內(nèi)容的流程圖。圖13是表示本發(fā)明的第三實(shí)施方式的汽輪機(jī)中的控制裝置7B的汽輪機(jī) 啟動(dòng)時(shí)及停止時(shí)的處理內(nèi)容的流程圖。圖中d—伸縮差，L、 R—設(shè)定值，M、 S—設(shè)定值，N、 T—設(shè)定值，Z—設(shè)定 值，1—轉(zhuǎn)子，2—隔板，3—外殼，4—位移檢測(cè)器，5—凸緣部，6—加熱冷卻 裝置，7—控制裝置，8—密封翅片，9—密封體，IO—?jiǎng)尤~，18—上半部，19 一下半部，30 32—間隙，33 —密封翅片，34—凹部，35—槽部，36—加熱、
冷卻裝置，37—電源部，40~42—密封體，48—密封翅片，49—凹部，50—壓力作用面，51—彈簧部件，52—蒸汽供給口。
具體實(shí)施方式
下面，使用
本發(fā)明的實(shí)施方式。首先，使用圖1至圖7說(shuō)明本發(fā)明的第一實(shí)施方式。圖1是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的汽輪機(jī)的側(cè)視圖，圖2是圖1所示的汽輪 機(jī)的剖視圖。圖3是圖1所示的汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)子附近的放大圖。圖4是放大并示 意地表示圖1所示的汽輪機(jī)中的密封體的側(cè)視圖。圖示的汽輪機(jī)主要具備轉(zhuǎn)子l;從外周環(huán)狀地包圍轉(zhuǎn)子1的隔板2;將 隔板2及轉(zhuǎn)子1包在內(nèi)部的外殼3;固定在外殼3上用于測(cè)量外殼和轉(zhuǎn)子的熱 引起的伸縮差(設(shè)為d)的位移檢測(cè)器4;安裝在外殼3的凸緣部5上，進(jìn)行 凸緣部5的加熱冷卻的加熱冷卻裝置6;在非正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)(汽輪機(jī)的啟動(dòng)時(shí)或 停止時(shí)等)根據(jù)位移檢測(cè)器4的測(cè)量值通過(guò)加熱冷卻裝置6對(duì)凸緣部5進(jìn)行力口 熱或冷卻的控制裝置7;以及在轉(zhuǎn)子的外周側(cè)所形成的間隙中，與轉(zhuǎn)子l相對(duì) 設(shè)置成環(huán)狀并具有向轉(zhuǎn)子1側(cè)突出的凸形狀的密封翅片8的密封體9。轉(zhuǎn)子1具有沿轉(zhuǎn)子1的圓周方向排列成環(huán)狀的動(dòng)葉10,這樣的環(huán)狀的葉 柵在轉(zhuǎn)子1的軸向按規(guī)定間隔設(shè)有多個(gè)。另外，轉(zhuǎn)子1在外殼3的軸封部(密 封壓蓋部)11 (圖中左側(cè))、12 (圖中右側(cè))貫通外殼3,由軸承13支撐軸封 部11側(cè)的端部、由軸承14支撐軸封部12側(cè)的端部。隔板2具有從轉(zhuǎn)子1設(shè)置在轉(zhuǎn)子1徑向外側(cè)的內(nèi)輪15;從內(nèi)輪15設(shè)置 在轉(zhuǎn)子1徑向外側(cè)的靜葉16;從靜葉16設(shè)置在轉(zhuǎn)子1徑向外側(cè)的外輪17。靜 葉16如上所述設(shè)置成與在轉(zhuǎn)子1的軸向構(gòu)成多個(gè)葉柵的動(dòng)葉IO相對(duì)應(yīng)，使環(huán) 狀地構(gòu)成的每個(gè)葉柵構(gòu)成渦輪機(jī)級(jí)。靜葉16對(duì)從蒸汽入口部29 (后述)引入 渦輪機(jī)內(nèi)的蒸汽進(jìn)行整流，使其流入動(dòng)葉10而使轉(zhuǎn)子1旋轉(zhuǎn)。外殼3分割為多個(gè)。在本實(shí)施方式中，外殼3沿轉(zhuǎn)子1的軸向分割為2 個(gè)，在組裝時(shí)具有位于上部的上半部18和位于下部的下半部19。上半部18 和下半部19分別具有兩個(gè)向轉(zhuǎn)子1徑向外側(cè)突出的厚壁部分的凸緣部5。上 半部18和下半部19借助于該凸緣部5由例如螺栓等連結(jié)而成為一體，構(gòu)成外 殼3。這樣，為了結(jié)合上半部18和下半部19,需要凸緣部5有某種程度的厚
度。為此，與外殼3的其它部分相比較熱容量大，大大地有助于增大外殼3 的熱容量。另外，外殼3的分割數(shù)并不限定于2個(gè)，當(dāng)然也可以分割成2個(gè)以 上。并且，外殼3具有導(dǎo)入使轉(zhuǎn)子1旋轉(zhuǎn)的蒸汽的蒸汽入口部20。蒸汽入口 部20與供給蒸汽的配管21連接，在配管21上設(shè)有調(diào)節(jié)蒸汽量的流量調(diào)節(jié)閥 22。流量調(diào)節(jié)閥22與控制部7連接，通過(guò)從控制裝置7送出的操作信號(hào)控制 閥的開(kāi)度。位移檢測(cè)器4與轉(zhuǎn)子1面對(duì)地固定在外殼3的軸封部12側(cè)，測(cè)量外殼3 和轉(zhuǎn)子l在轉(zhuǎn)子1的軸向因熱引起的伸縮差d。另外，位移檢測(cè)器4與控制裝 置7連接，將測(cè)量值作為檢測(cè)信號(hào)向控制裝置7連續(xù)地送出。加熱冷卻裝置6分別安裝在外殼3的上半部18及下半部19的凸緣部5 上。在加熱冷卻裝置6上連接有供給用于加熱冷卻凸緣部5的熱介質(zhì)(例如， 作為工作流體的蒸汽(水))的配管23、排出對(duì)凸緣部5加熱冷卻后的熱^h質(zhì) 的配管24。在配管23上設(shè)有流量調(diào)節(jié)閥25。在流量調(diào)節(jié)閥25的上游側(cè)連接 有加熱用的熱介質(zhì)流通的配管26和冷卻用的熱介質(zhì)流通的配管27,在配管26 上設(shè)有調(diào)節(jié)加熱用的熱介質(zhì)流量的流量調(diào)節(jié)閥28，在配管27上設(shè)有調(diào)節(jié)冷卻 用的熱介質(zhì)流量的流量調(diào)節(jié)閥29，各流量調(diào)節(jié)閥25、 28、 29分別與控制裝置 7連接，通過(guò)從控制裝置7送出的操作信號(hào)控制各個(gè)閥的開(kāi)度。在圖3及圖4中，密封體9具有向轉(zhuǎn)子1側(cè)突出的凸形狀的密封翅片8, 在位于轉(zhuǎn)子1側(cè)的面上形成凹凸部38。另外，密封體9設(shè)置成環(huán)狀，以在動(dòng) 葉10的轉(zhuǎn)子1徑向外側(cè)端部和外殼3之間形成的間隙30、在轉(zhuǎn)子1和內(nèi)輪15 (隔板2)之間形成的間隙31以及在轉(zhuǎn)子1和外殼3之間形成的間隙(軸封 部32)上，從外周側(cè)包圍轉(zhuǎn)子1或動(dòng)葉10。在轉(zhuǎn)子1等的外周面上通過(guò)與密 封翅片8對(duì)應(yīng)地/沒(méi)置的密封翅片32形成凹凸部34。該凹凸部34構(gòu)成為與形 成于密封體9上的凹凸部38互不接觸地嵌合(交錯(cuò)型)。這樣構(gòu)成的話，蒸汽 通道形成為蜿蜒曲折的Z狀而使蒸汽通道的距離變長(zhǎng)，從各間隙30、 31、 32 泄漏的蒸汽量降低，從而提高了渦輪機(jī)效率。另外，密封翅片8及與之對(duì)應(yīng)設(shè) 置的密封翅片33的形狀并不限定于圖示的形狀，只要分別形成凹凸部并使蒸 汽的通過(guò)距離變長(zhǎng)即可。 本實(shí)施方式中的密封體9，是將密封翅片8斂縫固定在設(shè)置于密封體9上 的槽35中的所謂斂縫密封。斂縫密封由于密封翅片8本身極薄而散熱性優(yōu)良， 因而難于因轉(zhuǎn)子1的熱變形引起過(guò)大的軸振動(dòng)(摩擦振動(dòng))，而且還具的優(yōu)點(diǎn) 是即使前端部損傷、作為密封翅片的功能顯著降低的情況也很少，維修也很容 易。還有，在本實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)子1側(cè)的密封翅片33也被斂縫固定在槽39 中。另外，作為圖4所示的交^l普型的密封體9的代替品，也可以利用由圖5 所示的形狀構(gòu)成的密封體。圖5所示的密封體9A,是在轉(zhuǎn)子l的徑向僅離開(kāi) 所定間隔配置密封體9A側(cè)的密封翅片8A和與之相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子1等的側(cè)密封 翅片33的結(jié)構(gòu)(雙層帶型)。控制裝置7如上所述，與位移檢測(cè)器4及流量調(diào)節(jié)閥22、 25、 28、 29連 接，由位移檢測(cè)器4送出外殼3和轉(zhuǎn)子1由熱引起的伸縮差d的測(cè)量值，并將 操作信號(hào)發(fā)送到流量調(diào)節(jié)閥22、 25、 28、 29。控制裝置7在汽輪機(jī)的所謂非 正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)(表示因急劇的溫度變化引起外殼3和轉(zhuǎn)子1的熱容量差產(chǎn)生伸縮 差的場(chǎng)合，可列舉例如汽輪機(jī)的啟動(dòng)時(shí)或停止時(shí)等)，基于從位移檢測(cè)器4送 出的伸縮差d的測(cè)量值，決定開(kāi)閉各閥22、 25、 28、 29的時(shí)刻，并以此作為 操作信號(hào)發(fā)送到各閥22、 25、 28、 29,適當(dāng)?shù)貙?duì)外殼3進(jìn)行預(yù)先加熱或冷卻， 由此控制因外殼3和轉(zhuǎn)子1的熱容量差產(chǎn)生的伸縮差d。本實(shí)施方式的控制裝置7使用如上所述的伸縮差d作為決定開(kāi)閉各閥22、 25、 28、 29的時(shí)刻的指標(biāo)，并將如下所述大致不同的兩種值作為設(shè)定值預(yù)先 儲(chǔ)存。第一設(shè)定值L表示用工作流體即蒸汽同時(shí)加熱轉(zhuǎn)子1及外殼3整體的時(shí) 刻，考慮了密封翅片8及密封翅片33的間隔或轉(zhuǎn)子1的伸縮率而決定的?？?制裝置7在伸縮差d達(dá)到設(shè)定值L以上時(shí)，打開(kāi)流量調(diào)節(jié)閥22將蒸汽導(dǎo)入蒸 汽入口部20,同時(shí)加熱轉(zhuǎn)子1及外殼3。另外，該設(shè)定值L設(shè)定成即使其最 大也比密封體9的密封翅片8的間隔小，并設(shè)定成密封翅片8和外殼3不因外 殼3的伸縮而沖突。另外，第二個(gè)設(shè)定值M表示僅用蒸汽加熱轉(zhuǎn)子1及外殼3整體的時(shí)刻， 考慮外殼3及轉(zhuǎn)子1的熱容量及伸縮率，最好是采用僅通過(guò)在停止了用加熱冷 卻裝置6的加熱后用蒸汽的加熱，使外殼3和轉(zhuǎn)子1的伸縮率變得大致相等的
值?？刂蒲b置7在伸縮差d達(dá)到設(shè)定值M以下時(shí)，關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥25,停止 由加熱冷卻裝置6進(jìn)行的凸緣部5的加熱。另外，該值設(shè)定成至少比上述的設(shè) 定值L小。另一方面，在停止汽輪機(jī)時(shí)，對(duì)于上述那樣汽輪機(jī)啟動(dòng)時(shí)所使用的設(shè)定值 L及設(shè)定值M,使用設(shè)定值R及設(shè)定值S。設(shè)定值R與設(shè)定值L相對(duì)應(yīng)，表 示停止蒸汽導(dǎo)入后同時(shí)冷卻轉(zhuǎn)子1及外殼3的時(shí)刻，考慮密封翅片8及密封翅 片33的間隔及轉(zhuǎn)子1的伸縮率來(lái)決定。另外，設(shè)定值S與設(shè)定值M相對(duì)應(yīng)， 表示僅用自然冷卻來(lái)冷卻轉(zhuǎn)子1及外殼3的時(shí)刻，最好是采用在停止了利用加 熱冷卻裝置6的冷卻后僅通過(guò)自然冷卻，使外殼3和轉(zhuǎn)子1的伸縮率也大致相 等的值。此外，對(duì)這些設(shè)定值的說(shuō)明，為了避免重復(fù)雖省略了詳細(xì)說(shuō)明，但具 有與上述設(shè)定值L及設(shè)定值M實(shí)質(zhì)上相同的性質(zhì)。下面，使用圖6對(duì)利用控制裝置7的汽輪機(jī)的控制順序進(jìn)行說(shuō)明。圖6 (a)是表示控制裝置7的汽輪機(jī)啟動(dòng)時(shí)的處理內(nèi)容的流程圖，圖6 (b)是表示控制裝置7的汽輪機(jī)停止時(shí)的處理內(nèi)容的流程圖。在啟動(dòng)汽輪機(jī)時(shí)如圖6 (a)所示，控制裝置7首先打開(kāi)流量調(diào)節(jié)閥28, 同時(shí)關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥29，將加熱用熱介質(zhì)導(dǎo)入流量調(diào)節(jié)閥25，再打開(kāi)流量調(diào) 節(jié)閥25將加熱用熱介質(zhì)導(dǎo)入加熱冷卻裝置6 (S100)。這^f羊，凸纟彖部5由加熱 冷卻裝置6加熱，外殼3因該熱而開(kāi)始伸長(zhǎng)(S110)。其次，經(jīng)過(guò)預(yù)定時(shí)間后，若判斷伸縮差d達(dá)到了設(shè)定值L以上(S120)， 則控制裝置7打開(kāi)流量調(diào)節(jié)閥22 (S130)將蒸汽導(dǎo)入蒸汽入口部20 (S140)。 利用該蒸汽同時(shí)加熱外殼3及轉(zhuǎn)子1,與外殼3相比較，由于熱容量小的轉(zhuǎn)子 l容易熱伸縮，所以伸縮差d從L附近逐漸變小。其次，經(jīng)過(guò)預(yù)定時(shí)間后，若判斷伸縮差d達(dá)到了設(shè)定值M以下(S150), 則控制裝置7關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥25、 28,停止向加熱冷卻裝置6供給熱介質(zhì) (S160)。由此，停止由加熱冷卻裝置6對(duì)凸緣部5的加熱(S170)。則外殼3 與轉(zhuǎn)子1一起僅用蒸汽加熱。然后，由蒸汽的熱引起的外殼3和轉(zhuǎn)子1的伸縮 差d逐漸減小，最后幾乎成為零，汽輪4幾過(guò)渡到該狀態(tài)下的正常運(yùn)轉(zhuǎn)(S180)。 如上所述那樣控制汽輪機(jī)的話，通過(guò)預(yù)先加熱熱容量大的外殼3的凸緣部5， 由于能大幅度地減小伸縮差d的最大值，所以能大幅度地縮短啟動(dòng)汽輪機(jī)時(shí)所
需的時(shí)間。另一方面，在停止汽輪機(jī)時(shí)，如圖6 (b)所示，控制裝置7首先打開(kāi)流 量調(diào)節(jié)閥29，同時(shí)關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥28，將冷卻用熱介質(zhì)導(dǎo)入輪流量調(diào)節(jié)閥25， 再打開(kāi)流量調(diào)節(jié)閥25將冷卻用熱介質(zhì)導(dǎo)入加熱冷卻裝置6 (S200)。由此，凸 緣部5 ;陂加熱冷卻裝置6冷卻，外殼3因該冷卻開(kāi)始縮短(S210 )。接著，經(jīng)過(guò)預(yù)定時(shí)間后，若判斷伸縮差d達(dá)到了設(shè)定值R以上(S220), 則控制裝置7關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥22 (S230)停止導(dǎo)入到蒸汽入口部20的蒸汽 (S240)。由此，同時(shí)冷卻轉(zhuǎn)子1及外殼3，與外殼3相比較，由于熱容量小 的轉(zhuǎn)子1容易縮短，所所以伸縮差d逐漸變小其次，經(jīng)過(guò)預(yù)定時(shí)間后，若判斷伸縮差d達(dá)到了設(shè)定值S以下(S250)， 則控制裝置7關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥25、 29，停止向加熱冷卻裝置6供給熱介質(zhì) (S260)。這樣，停止利用加熱冷卻裝置對(duì)凸緣部5的冷卻(S270),則外殼3 與轉(zhuǎn)子1一起被自然冷卻。然后，外殼3和轉(zhuǎn)子1的伸縮差逐漸較小，最后幾 乎成為零，從而可使汽輪機(jī)在該狀態(tài)下停止(S280)。如上所述那樣控制汽輪 機(jī)的話，通過(guò)預(yù)先冷卻熱容量大的外殼3的凸緣部5，由于能大幅度地減小伸 縮差d的最大值，所以能大幅度地縮短停止汽輪機(jī)時(shí)所需的時(shí)間。下面，參照
本實(shí)施方式的效果。圖7是表示迷宮式密封的結(jié)構(gòu)的 側(cè)視圖。在一般的汽輪機(jī)中，在高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子(旋轉(zhuǎn)物)和從外側(cè)覆蓋轉(zhuǎn)子的外 殼等靜止物之間，設(shè)有用于防止轉(zhuǎn)子與靜止物接觸的間隙。但是，公知的是， 由于使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的蒸汽從該間隙泄漏而導(dǎo)致渦輪機(jī)效率降低，所以設(shè)置密封裝 置作為抑制蒸汽泄漏的機(jī)構(gòu)。在這種密封裝置中，如圖7所示，其構(gòu)成為使由 密封體80上的密封翅片81形成的凹凸部82和形成于轉(zhuǎn)子83側(cè)的凹凸部84 相互不接觸地嵌合，可降低在上述間隙的蒸汽泄漏。這種密封裝置稱(chēng)之為迷宮 式密封。然而，在利用這種迷宮式密封的場(chǎng)合，在啟動(dòng)或停止汽輪機(jī)時(shí)，必須注意 因構(gòu)成汽輪機(jī)的部件的熱引起的伸縮差。若以上述迷宮式密封的場(chǎng)合為例，與 外殼85相比較，由于熱容量小的轉(zhuǎn)子83比外殼85更容易通過(guò)加熱而伸長(zhǎng)， 因而，密封體80的凹凸部82和轉(zhuǎn)子83的凹凸部84由于外殼85和轉(zhuǎn)子83
之間產(chǎn)生的伸縮差而接觸，有時(shí)發(fā)生軸振動(dòng)(摩擦振動(dòng))。過(guò)度的摩擦振動(dòng)會(huì) 51起不得不停止渦輪機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)的事態(tài)。為了不發(fā)生這種軸振動(dòng)，作為控制轉(zhuǎn)子和外殼的伸縮差同時(shí)減少非正常運(yùn) 轉(zhuǎn)所需要的時(shí)間并提高渦輪機(jī)效率的技術(shù)，公知的是，在與轉(zhuǎn)子相比熱容量大 的外殼的外周面上設(shè)置熱介質(zhì)流通的通道的技術(shù)。然而，該技術(shù)是以外殼全體 的變暖和冷卻為前提的技術(shù)，在不能充分準(zhǔn)備使外殼變暖或冷卻所需要的蒸汽 的場(chǎng)合，其效果很小，在實(shí)際使用中有困難。相對(duì)于這種4支術(shù)，本實(shí)施方式在結(jié)合外殼3的上半部18和下半部19的厚 壁部分，在用于加大外殼3的熱容量的凸緣部5上安裝加熱冷卻裝置6，基于 用位移檢測(cè)器4測(cè)量的伸縮差d,利用控制裝置7控制對(duì)凸緣部進(jìn)行加熱冷卻 的時(shí)間。這樣，由于外殼3的比其它部分熱容量大的凸緣部5被優(yōu)先加熱冷卻， 剩余的部分可利用蒸汽等與轉(zhuǎn)子1一起進(jìn)行加熱冷卻，所以，比預(yù)先加熱冷卻 外殼整體的場(chǎng)合更能夠降低所使用的熱介質(zhì)的量及能量。另外，由于能夠大幅 度地減小轉(zhuǎn)子1和外殼3的伸縮差d的最大值，所以能夠防止因密封翅片8 和密封翅片33的接觸引起的變形或破壞。并且，由于通過(guò)減小伸縮差d的最 大值還能使密封翅片的間隔變狹窄，所以能夠增加每個(gè)密封體9的密封翅片8 的枚數(shù)，從而能增大密封體9的抑制蒸汽泄漏的功能。這樣，若采用本實(shí)施方 式，由于可以縮短非正常運(yùn)轉(zhuǎn)所需要的時(shí)間同時(shí)能夠抑制渦輪機(jī)工作中的蒸汽 泄漏。從而能夠提高汽輪機(jī)的效率。另夕卜，在本實(shí)施方式中，作為向安裝在上半部18及下半部19上的各加熱 冷卻裝置6供給熱介質(zhì)的系統(tǒng)，雖然只利用了配管23，但也可以將各自獨(dú)立 的配管連接在各加熱冷卻裝置6上。若采用這樣的結(jié)構(gòu)，例如，即使在上半部 18及下半部19上產(chǎn)生溫度差的場(chǎng)合，也能夠?qū)⒉煌瑴囟鹊臒峤橘|(zhì)導(dǎo)入各加熱 冷卻裝置6來(lái)修正其溫度差。并且，在外殼3的轉(zhuǎn)子1軸向上有必要控制加熱 或冷卻的場(chǎng)合(例如在轉(zhuǎn)子1軸向上產(chǎn)生溫度差的場(chǎng)合等)，也可以如下構(gòu)成， 即，將沿轉(zhuǎn)子1軸向適當(dāng)分割了加熱冷卻裝置6的裝置安裝在凸緣部5上，并 獨(dú)立地控制該分割了的裝置。另外，在上述的實(shí)施方式中，作為對(duì)凸緣部5進(jìn)行加熱冷卻的機(jī)構(gòu)，雖然 對(duì)利用了以流體為熱源的加熱冷卻裝置6的場(chǎng)合進(jìn)行了說(shuō)明，但對(duì)凸緣部5
進(jìn)行加熱冷卻的裝置并不僅限于此。下面，作為本實(shí)施方式的變型例說(shuō)明利用上述加熱冷卻裝置6以外的情況。圖8是本發(fā)明的第一實(shí)施方式的變型例的汽輪機(jī)的側(cè)視圖。 圖示的汽輪機(jī)，取代第一實(shí)施方式的汽輪機(jī)中的加熱冷卻裝置6，具備用 電進(jìn)行凸緣部5的加熱冷卻的加熱、冷卻裝置36,和向加熱、冷卻裝置36供 電的電源部37。另外，對(duì)于與第一實(shí)施方式相同的部分給予相同的符號(hào)而省 略其說(shuō)明。即使利用這樣用電進(jìn)行工作的加熱冷卻裝置(加熱、冷卻裝置36) 來(lái)構(gòu)成汽輪機(jī)，也能夠得到與第一實(shí)施方式實(shí)質(zhì)上同樣的效果。特別是，如本 變型例那樣使用加熱、冷卻裝置36的話，與利用流體作為熱介質(zhì)的場(chǎng)合相比 較，由于能夠容易地進(jìn)行精細(xì)的溫度控制，所以可獲得能夠更正確地控制伸縮 差d的顯著效果。另外，在該場(chǎng)合，加熱冷卻裝置6當(dāng)然也同樣可以構(gòu)成為可 個(gè)別地控制各加熱、冷卻裝置36。下面，對(duì)本發(fā)明的第二實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。本實(shí)施方式的主要特征在于，在使密封體移動(dòng)到轉(zhuǎn)子1徑向外側(cè)后開(kāi)始外 殼3的凸緣部5的加熱冷卻，在停止該加熱冷卻后，通過(guò)使密封體的位置返回 原位來(lái)避免因熱引起的伸縮差產(chǎn)生的問(wèn)題。圖9是本發(fā)明的第二實(shí)施方式的汽輪機(jī)的側(cè)視圖，圖IO是圖9所示的汽 輪機(jī)的剖視圖。圖11 (a)及圖11 (b)是圖10中以虛線表示的XI部分的放大 圖，圖11 (a)表示使密封體移動(dòng)到轉(zhuǎn)子1徑向外側(cè)后的狀態(tài)，圖11 (b)表 示密封體位于中立位置的狀態(tài)。對(duì)于與先前的圖相同的部分給予相同的符號(hào)而 省略其說(shuō)明。圖示的汽輪機(jī)，作為與第一實(shí)施方式的汽輪機(jī)的不同部分主要具備抑制 來(lái)自形成于轉(zhuǎn)子1外周側(cè)的間隙的蒸汽泄漏的密封體40、 41、 42;引入使密 封體40、 41、 42退避到轉(zhuǎn)子1徑向外側(cè)時(shí)所使用的蒸汽(密封體用蒸汽)的 蒸汽主配管43;向各密封體40、 41、 42供給從主配管43引入的蒸汽的蒸汽 副配管44、 45、 46;調(diào)節(jié)向蒸汽副配管44、 45、 46供給的蒸汽流量的流量調(diào) 節(jié)閥47;以及基于伸縮差d控制密封體40、 41、 42的驅(qū)動(dòng)及加熱冷卻裝置6 進(jìn)行的凸緣部5的加熱冷卻的控制裝置7B。密封體40具有在形成于轉(zhuǎn)子1的外周側(cè)的間隙中與轉(zhuǎn)子1相對(duì)地設(shè)置
成環(huán)狀且向轉(zhuǎn)子1側(cè)突出的凸?fàn)蠲芊獬崞?8;容納在密封體40的轉(zhuǎn)子1徑向 外側(cè)所設(shè)的凹部49中，且從密封體用的蒸汽受到壓力而使密封體40從中立位 置(后述)向轉(zhuǎn)子1的徑向外側(cè)移動(dòng)的壓力作用面50;設(shè)置在壓力作用面50 的轉(zhuǎn)子1徑向外側(cè)，當(dāng)利用蒸汽使密封體40從中立位置向轉(zhuǎn)子1的徑向外側(cè) 移動(dòng)時(shí)將密封體40向轉(zhuǎn)子1的徑向內(nèi)側(cè)推壓的彈簧部件(彈性部件)51;以 及設(shè)置在凹部49的側(cè)面并與蒸汽副配管44連接的開(kāi)口部，即向凹部49內(nèi)供 給密封體用蒸汽的蒸汽供給口 52。另外，密封體40為所謂交錯(cuò)型，其構(gòu)成為，在處于不向凹部49供給密封 體用蒸汽情況下的中立位置(圖11 (b)的狀態(tài))，由轉(zhuǎn)子1側(cè)的密封翅片33 形成的凹凸部和由密封翅片48形成的凹凸部相互不接觸地嵌合。另外，對(duì)于 密封體41、 42,由于與密封體40同樣地構(gòu)成所以省略其說(shuō)明。蒸汽主配管43在流量調(diào)節(jié)閥47的下游側(cè)，分支為蒸汽副配管44及蒸汽 副配管45。蒸汽副配管44在其更下游側(cè)與蒸汽副配管46分支。蒸汽副配管 44、 45、 46分別與設(shè)置在容納有密封體40、 42、 41的壓力作用面50的凹部 49上的蒸汽供給口 52連接，并向各凹部49供給蒸汽。供給凹部49的蒸汽作 用于壓力作用面50，使密封體40退避到轉(zhuǎn)子1徑向外側(cè)，并使受到彈簧部件 51的反作用力的密封體40在預(yù)定位置靜止?？刂蒲b置7B與位移檢測(cè)器4及流量調(diào)節(jié)閥22、 25、 28、 29、 47連接， 從位移檢測(cè)器4發(fā)送伸縮差d的測(cè)量值，并將操作信號(hào)發(fā)送給流量調(diào)節(jié)閥22、 25、 28、 29、 47。因此，控制裝置7同樣地對(duì)外殼3進(jìn)行預(yù)先加熱或冷卻并控 制因熱容量差產(chǎn)生的伸縮差，同時(shí)適當(dāng)?shù)亻_(kāi)閉閥47并控制密封體40、 41、 42的轉(zhuǎn)子l徑向的移動(dòng)。本實(shí)施方式的控制裝置7B也與第一實(shí)施方式同樣,作為決定開(kāi)閉各閥22、25、 28、 29、 47的時(shí)刻的值使用伸縮差d，作為預(yù)先儲(chǔ)存的設(shè)定值，除了第一 實(shí)施方式中使用的兩種設(shè)定值(設(shè)定值L、 R及設(shè)定值M、 S)以外，還儲(chǔ)存 了作為第三種設(shè)定值的設(shè)定值N及設(shè)定值T，設(shè)定值N在啟動(dòng)汽輪機(jī)時(shí)使用， 設(shè)定值T在停止汽輪機(jī)時(shí)使用。設(shè)定值N及設(shè)定值T表示，通過(guò)收斂轉(zhuǎn)子1及外殼3因熱引起的伸縮， 可使汽輪機(jī)過(guò)渡到正常運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)刻或可停止汽輪機(jī)的時(shí)刻，考慮加熱冷卻的結(jié)
果，轉(zhuǎn)子1和外殼3的伸縮率變得大致均等的時(shí)刻決定。控制裝置7B在伸縮 差d達(dá)到設(shè)定值N或T以下時(shí)關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥47并停止向蒸汽副配管的蒸汽 供給，開(kāi)始凸緣部5的加熱冷卻時(shí)，使退避到轉(zhuǎn)子1徑向外側(cè)的密封體40、 41、 42 (后述)移動(dòng)到中立位置。另外，該設(shè)定值N、 T分別設(shè)定成比設(shè)定值 M、 S小。這里，使用圖12說(shuō)明控制裝置7B進(jìn)行的汽輪機(jī)的控制順序。圖12 (a)是表示控制裝置7B的汽輪機(jī)啟動(dòng)時(shí)的處理內(nèi)容的流程圖，圖 12 (b)是表示控制裝置7B的汽輪機(jī)停止時(shí)的處理內(nèi)容的流程圖。汽輪機(jī)啟動(dòng)時(shí)如圖12 ( a)所示，控制裝置7B首先打開(kāi)流量調(diào)節(jié)閥47向 蒸汽副配管44、 45、 46供給密封體用蒸汽(S300)。這樣供給的蒸汽通過(guò)蒸汽 副配管44、 45、 46作用于密封體40、 41、 42的各壓力作用面50,使各密封 體40、 41、 42退避到轉(zhuǎn)子1徑向外側(cè)(S310)。使密封體40、 41、 42退避后，控制裝置7B進(jìn)行與第一實(shí)施方式的控制 裝置7在S100至S170中進(jìn)行的處理同樣的處理，并停止凸緣部5的加熱(S320 至S390 )。這樣，外殼3與轉(zhuǎn)子1 一起僅通過(guò)從蒸汽入口部20導(dǎo)入的蒸汽被 加熱，伸縮差d從設(shè)定值M進(jìn)一步減小。其次，經(jīng)過(guò)預(yù)定時(shí)間后，若判斷伸縮差d達(dá)到了設(shè)定值N以下(S400)， 則控制裝置7B關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥47,使密封體40、 41、 42返回到中立位置 (S420)。然后，外殼3和轉(zhuǎn)子1的伸縮差因蒸汽的熱逐漸減小并幾乎為零， 汽輪機(jī)在該狀態(tài)下過(guò)渡到正常運(yùn)轉(zhuǎn)(S430)。另夕卜，使汽4侖機(jī)停止時(shí)也與上述同樣，如圖12(b)所示，由控制裝置7B 使使各密封體40、 41 、 42退避到轉(zhuǎn)子1徑向外側(cè)(S310 )，開(kāi)始外殼3和轉(zhuǎn)子 l的冷卻。經(jīng)過(guò)預(yù)定的工序后，當(dāng)伸縮差d達(dá)到了設(shè)定值T以下，則關(guān)閉流量 調(diào)節(jié)閥47,使密封體40、 41、 42返回到中立位置，使汽輪機(jī)停止(S500至 S630 )。如上所述那樣控制汽輪機(jī)的話，除了在第 一實(shí)施方式中說(shuō)明的效果以外， 由于在密封翅片48、 33彼此有可能接觸的非正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)能夠使密封體40、 41、 42退避，能夠可靠地避免因密封翅片48、 33彼此的接觸導(dǎo)致的損傷等，從而 能夠提高汽輪機(jī)的可靠性。并且，由于利用密封翅片48、 33彼此間相互嵌合
并發(fā)揮優(yōu)良的防蒸汽泄漏功能的交錯(cuò)型的密封體，在非正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)也能可靠地避免密封翅片48、 33彼此接觸，所以不必考慮非正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的外殼3和轉(zhuǎn)子 1的伸縮差。因此，與第一實(shí)施方式相比較，能夠進(jìn)一步縮小密封翅片48的 間隔，從而能夠進(jìn)一步有效地抑制正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的蒸汽泄漏量。這樣，若采用本 實(shí)施方式，由于能在縮短非正常運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間的同時(shí)進(jìn)一步抑制正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的蒸 汽泄漏量，所以，能夠在汽4侖機(jī)的啟動(dòng)至停止的一系列動(dòng)作中提高渦輪機(jī)的效 率。另外，在本實(shí)施方式的說(shuō)明中，為了簡(jiǎn)化說(shuō)明，作為在轉(zhuǎn)子l的徑向可進(jìn) 退的密封體，雖然舉例說(shuō)明了在形成于轉(zhuǎn)子1和內(nèi)輪15之間的間隙31中設(shè)置 的密封體42，在形成于轉(zhuǎn)子1和外殼3之間的間隙32中設(shè)置的密封體40、41, 但很顯然，除了這些地方之外，也可以在形成于動(dòng)葉10的前端部和外殼3之 間的間隙30等中設(shè)置由同樣結(jié)構(gòu)構(gòu)成的密封體，上述的說(shuō)明并不限定密封體 的安裝處所。另外，在上述說(shuō)明中，對(duì)于使密封體40、 41、 42退避到轉(zhuǎn)子1徑向外側(cè) 時(shí)所使用的蒸汽(密封體用蒸汽)的供給源，雖沒(méi)有特別言及，但是也可以利 用從工作流體得到的方法或從與工作流體的系統(tǒng)不同的系統(tǒng)得到蒸汽的方法 等。該場(chǎng)合，在前者的方法中，具有通過(guò)利用工作流體提高渦輪機(jī)效率的優(yōu)點(diǎn)； 在后者的方法中，具有能夠可靠地確保用于使密封體移動(dòng)的蒸汽壓的優(yōu)點(diǎn)。接下來(lái)對(duì)本發(fā)明的第三實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。
本實(shí)施方式雖然在不使密封體退避到轉(zhuǎn)子1徑向外側(cè)而是通過(guò)控制裝置 7B進(jìn)行伸縮差d的控制這一點(diǎn)上與第一實(shí)施方式相同，但其具有如下特征， 即，在可以預(yù)見(jiàn)到在該場(chǎng)合密封翅片彼此接觸時(shí)，就控制汽輪機(jī)使密封體退避， 并將使密封體退避到轉(zhuǎn)子l徑向外側(cè)的時(shí)間抑制到最小限度。另外，本實(shí)施方 式的汽輪機(jī)的機(jī)械構(gòu)造與第二實(shí)施方式相同，省略對(duì)各部分的說(shuō)明。本實(shí)施方式中的控制裝置7B也與第二實(shí)施方式同樣，使用伸縮差d作為 決定開(kāi)閉各閥22、 25、 28、 29、 47的時(shí)刻的值，作為預(yù)先儲(chǔ)存的設(shè)定值，除 了第二實(shí)施方式所使用的三種設(shè)定值(設(shè)定值L、 R，設(shè)定值M、 S及設(shè)定值 N、 T)以外，還儲(chǔ)存了第四種設(shè)定值即設(shè)定值Z。
設(shè)定值Z用于防止密封體40、 41、 42的密封翅片48與其它部件(例如
密封翅片33)接觸而發(fā)生振動(dòng)等，考慮密封翅片48、 33彼此不因熱伸縮而接 觸來(lái)決定?？刂蒲b置7B在伸縮差d達(dá)到設(shè)定值Z以上時(shí)便打開(kāi)流量調(diào)節(jié)閥47 并使密封體40、 41、 42退避轉(zhuǎn)子1徑向外側(cè)。另外，該設(shè)定值Z設(shè)定成比設(shè) 定值L及設(shè)定值.R大。使用圖13對(duì)本實(shí)施方式的控制裝置7B進(jìn)行的汽輪機(jī)的控制順序進(jìn)行說(shuō)明。圖13 (a)是表示控制裝置7B的汽輪機(jī)啟動(dòng)時(shí)的處理內(nèi)容的流程圖，圖 13 (b)是表示控制裝置7B的汽輪機(jī)停止時(shí)的處理內(nèi)容的流程圖。汽輪機(jī)啟動(dòng)時(shí)如圖13 (a)所示，控制裝置7B首先打開(kāi)流量調(diào)節(jié)閥28, 同時(shí)關(guān)閉流量調(diào)節(jié)闊29,將加熱用熱介質(zhì)導(dǎo)入流量調(diào)節(jié)閥25,再打開(kāi)流量調(diào) 節(jié)閥25將加熱用熱介質(zhì)導(dǎo)入加熱冷卻裝置6 ( S700 )。這樣，凸緣部5由加熱 冷卻裝置6加熱，外殼3因該熱開(kāi)始伸長(zhǎng)(S710)。其次，經(jīng)過(guò)預(yù)定時(shí)間后，在判斷伸縮差d達(dá)到了設(shè)定值L以上后(S720)， 進(jìn)一步檢查伸縮差d是否達(dá)到了設(shè)定值Z以上(S730),如果伸縮差d達(dá)到了 設(shè)定值Z以上，則判斷為密封翅片48、 33彼此有接觸的可能，控制裝置7B 打開(kāi)流量調(diào)節(jié)閥47 (S740),使各密封體40、 41、 42退避到轉(zhuǎn)子1徑向外側(cè) (S750 )。在S730中，判斷為伸縮差d比設(shè)定值Z小后，或在S750中使密封體退 避后，打開(kāi)流量調(diào)節(jié)岡22 (S760)，將蒸汽導(dǎo)入蒸汽入口部20 (S770)。外殼 3及轉(zhuǎn)子1利用該蒸汽同時(shí)開(kāi)始被力口熱，但在該處理結(jié)束后，還檢查伸縮差d 是否達(dá)到設(shè)定值Z以上(S780)。如果伸縮差d達(dá)到了設(shè)定值Z以上，則判斷 密封體40、 41、 42在S750中是否已退避之后(S790 ),與S740及S750同樣 地使密封體40、 41 、 42退避(S800至S810 )。在S780中判斷為伸縮差d比設(shè)定值Z小后，在S790中判斷為密封體40、 41、 42已退避之后，或在S810中使密封體40、 41、 42退避之后，判斷通過(guò) 導(dǎo)入到蒸汽入口部20的蒸汽及凸緣部5的加熱伸縮差d是否達(dá)到了設(shè)定值M 以下(S820 )。當(dāng)伸縮差d達(dá)到^l定Y直M以下時(shí)，關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥25、28( S830 ), 停止凸緣部5的加熱(S840)。這樣，外殼3與轉(zhuǎn)子1 一起僅通過(guò)從蒸汽入口 部20導(dǎo)入的蒸汽加熱，伸縮差d從設(shè)定值M進(jìn)一步減小。 其次，經(jīng)過(guò)預(yù)定時(shí)間后，若判斷伸縮差d達(dá)到了設(shè)定值N以下(S850)， 直到該處理之前，判斷密封體40、 41、 42是否退避到轉(zhuǎn)子1徑向外側(cè)(例如， 判斷流量調(diào)節(jié)閥47是否打開(kāi))(S860)。這里，如果判斷密封體40、 41、 42 已退避，則關(guān)閉流量調(diào)節(jié)閥47 (S870),使密封體40、 41、 42移動(dòng)到中立位 置(S880 )。在S860中，判斷為密封體40、 41、 42位于中立位置后，或者在S880中 使密封體40、 41、 42返回中立位置后，外殼3和轉(zhuǎn)子1的伸縮差d因蒸汽的 熱而逐漸減小而最后幾乎為零，汽輪機(jī)在該狀態(tài)下過(guò)渡到正常運(yùn)轉(zhuǎn)(S8卯)。另外，在停止汽輪4幾時(shí)也與上述同樣，如圖13 (b)所示，以第一實(shí)施方 式的控制為基礎(chǔ)冷卻外殼3和轉(zhuǎn)子l，在從伸縮差d達(dá)到設(shè)定值R以上后(S920 ) 直到達(dá)到設(shè)定值S以下(S1020)期間，通過(guò)判斷伸縮差d是否有超過(guò)設(shè)定值 Z的情況，從而控制密封體40、 41、 42使得密封翅片48、 33彼此不接觸(S900 至S1040)。然后，在伸縮差d達(dá)到設(shè)定值T以下時(shí)(S1050)，判斷密封體40、 41、 42是否退避到轉(zhuǎn)子l徑向外側(cè)(1060)，并根據(jù)需要使密封體40、 41、 42 返回中立位置(S1070及S1080)，并使汽輪機(jī)停止(S1090)。如上所述那樣控制汽輪機(jī)的話，由于將密封體40、 41、 42保持在中立位 置的時(shí)間比上述第二實(shí)施方式更長(zhǎng)，所以能夠進(jìn)一步減少蒸汽泄漏量，能夠在 從汽輪機(jī)起動(dòng)到停止的一 系列動(dòng)作中進(jìn)一步提高渦輪機(jī)效率。另外，在上述說(shuō)明中，判斷伸縮差d是否達(dá)到設(shè)定值Z以上的處理，雖 然僅在圖13 (a)中的S730及S780，或者圖13 (b)中的S930及S980中進(jìn) 行，但是并不限定于此，當(dāng)然也可以在非正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)以一直監(jiān)視伸縮差d是否 達(dá)到設(shè)定值Z以上的方式進(jìn)行控制。若采用這種控制，在因突發(fā)事故等預(yù)想 不到的事態(tài)致使伸縮差d增大的場(chǎng)合也能夠防止密封翅片33、 48的損傷。
權(quán)利要求
1.一種汽輪機(jī)，其特征在于，具備安裝有動(dòng)葉的轉(zhuǎn)子；從外周包圍該轉(zhuǎn)子的隔板；將該隔板及上述轉(zhuǎn)子包在內(nèi)部，將上半部和下半部連結(jié)在凸緣部上而成一體的外殼；測(cè)量該外殼和上述轉(zhuǎn)子在上述轉(zhuǎn)子的軸向上因熱引起的伸縮差的測(cè)量機(jī)構(gòu)；安裝在上述凸緣部上并進(jìn)行上述凸緣部的加熱冷卻的加熱冷卻機(jī)構(gòu)；以及控制部，其在非正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)上述加熱冷卻機(jī)構(gòu)加熱或冷卻上述凸緣部，直到上述測(cè)量機(jī)構(gòu)的測(cè)量值達(dá)到表示僅用蒸汽加熱冷卻上述轉(zhuǎn)子及上述外殼的時(shí)刻的設(shè)定值。
2. —種汽輪機(jī)，其特征在于，具備 安裝有動(dòng)葉的轉(zhuǎn)子； 從外周包圍該轉(zhuǎn)子的隔板；將該隔板及上述轉(zhuǎn)子包在內(nèi)部，將上半部和下半部連結(jié)在凸緣部上而成一 體的外殼；測(cè)量該外殼和上述轉(zhuǎn)子在上述轉(zhuǎn)子的軸向上因熱引起的伸縮差的測(cè)量機(jī)構(gòu)；安裝在上述凸緣部上并進(jìn)行上述凸緣部的加熱冷卻的加熱冷卻機(jī)構(gòu)；轉(zhuǎn)子側(cè)突出的凸部的密封體；使該密封體從中立位置移動(dòng)到上述轉(zhuǎn)子的徑向外側(cè)的密封體驅(qū)動(dòng)部；以及 控制部，丼在非正常運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始時(shí)，通過(guò)上述加熱冷卻機(jī)構(gòu)加熱或冷卻上述 凸緣部，直到上述測(cè)量機(jī)構(gòu)的測(cè)量值達(dá)到表示僅用蒸汽加熱冷卻上述轉(zhuǎn)子及上 述外殼的時(shí)刻的設(shè)定值，同時(shí)，在上述測(cè)定值達(dá)到用于防止上述密封體的凸部 與其它部件接觸的其它設(shè)定值的場(chǎng)合，通過(guò)上述密封體驅(qū)動(dòng)部使上述密封體退 避到上述轉(zhuǎn)子的徑向外側(cè)。
3. —種汽輪機(jī)，其特征在于，具備安裝有動(dòng)葉的轉(zhuǎn)子；從外周包圍該轉(zhuǎn)子的隔板；將該隔板及上述轉(zhuǎn)子包在內(nèi)部，將上半部和下半部連結(jié)在凸緣部上而成一 體的外殼；測(cè)量該外殼和上述轉(zhuǎn)子在上述轉(zhuǎn)子的軸向上因熱引起的伸縮差的測(cè)量機(jī)構(gòu)；安裝在上述凸緣部上并進(jìn)行上述凸緣部的加熱冷卻的加熱冷卻機(jī)構(gòu)；轉(zhuǎn)子側(cè)突出的凸部的密封體；使該密封體從中立位置移動(dòng)到上述轉(zhuǎn)子的徑向外側(cè)的密封體驅(qū)動(dòng)部；以及 控制部，其在非正常運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始時(shí)，通過(guò)上述密封體驅(qū)動(dòng)部使上述密封體退 避到上述轉(zhuǎn)子的徑向外側(cè)，同時(shí)，通過(guò)上述加熱冷卻才幾構(gòu)開(kāi)始上述凸緣部的加 熱或冷卻，直到上述測(cè)量機(jī)構(gòu)的測(cè)量值達(dá)到表示用蒸汽加熱冷卻上述轉(zhuǎn)子及上 述外殼的時(shí)刻的第一設(shè)定值時(shí)，開(kāi)始或停止向上述外殼內(nèi)導(dǎo)入蒸汽；在上述測(cè) 量值達(dá)到表示僅用蒸汽加熱冷卻上述轉(zhuǎn)子及上述外殼的時(shí)刻的第二設(shè)定值時(shí)， 停止利用上述加熱冷卻機(jī)構(gòu)進(jìn)行的上述凸緣部的加熱或冷卻；在上述測(cè)量值達(dá) 到表示上述轉(zhuǎn)子及上述外殼因熱引起的伸縮收斂了的時(shí)刻的第三設(shè)定值時(shí)，通 過(guò)上述密封體驅(qū)動(dòng)部使上述密封體返回原位置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽輪機(jī)，其特征在于， 上述加熱冷卻4幾構(gòu)以工作流體為熱介質(zhì)進(jìn)4亍上述凸緣部的加熱冷卻。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽l合機(jī)，其特征在于， 上述加熱冷卻機(jī)構(gòu)是通過(guò)電進(jìn)行工作的加熱、冷卻裝置。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽輪機(jī)，其特征在于，在上述轉(zhuǎn)子的外周面上形成有與上述密封體的凸部形成的凹凸部相對(duì)應(yīng) 的其它凹凸部。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的汽輪機(jī)，其特征在于，上述密封體的凸部形成的凹凸部構(gòu)成為與形成于上述轉(zhuǎn)子的外周面上的 其它凹凸部互不4妄觸地嵌合。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽輪機(jī)，其特征在于，上述密封體設(shè)置在上述動(dòng)葉的上述轉(zhuǎn)子的徑向外側(cè)端部和上述外殼之間， 上述轉(zhuǎn)子和上述隔板之間，上述轉(zhuǎn)子貫通上述外殼的軸封部的上述轉(zhuǎn)子和上述 外殼之間中的至少 一個(gè)地方。
9. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽輪機(jī)，其特征在于，上述密封體驅(qū)動(dòng)部具有若上述密封體從中立位置移動(dòng)到上述轉(zhuǎn)子的徑向 外側(cè)，則向上述轉(zhuǎn)子的徑向內(nèi)側(cè)推壓上述密封體的彈性部件；從流體受到壓力 而使上述密封體從中立位置向上述轉(zhuǎn)子的徑向外側(cè)移動(dòng)的壓力作用面；及供給 對(duì)該壓力作用面給與壓力的流體的流體供給部。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的汽輪機(jī)，其特征在于，對(duì)上述壓力作用面給與壓力的流體，從與對(duì)上述轉(zhuǎn)子供給的工作流體的系 統(tǒng)不同的系統(tǒng)供給。
11. 一種密封裝置，設(shè)置在具有安裝有動(dòng)葉的轉(zhuǎn)子、從外周包圍該轉(zhuǎn)子的 隔板、將該隔板及上述轉(zhuǎn)子包圍在內(nèi)部并將上半部和下半部連結(jié)在凸緣部上而 成一體的外殼的汽輪機(jī)上，其特征在于，具備機(jī)構(gòu)；安裝在上述凸緣部上并進(jìn)行上述凸緣部的加熱冷卻的加熱冷卻機(jī)構(gòu)； 在形成于上述轉(zhuǎn)子的外周側(cè)的間隙中與上述轉(zhuǎn)子相對(duì)設(shè)成環(huán)狀且具有向 上述轉(zhuǎn)子側(cè)突出的凸部的密封體；使該密封體從中立位置移動(dòng)到上述轉(zhuǎn)子的徑向外側(cè)的密封體驅(qū)動(dòng)部；以及 控制部，其在非正常運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始時(shí)，通過(guò)上述加熱冷卻才幾構(gòu)加熱或冷卻上述 凸緣部，直到上述測(cè)量機(jī)構(gòu)的測(cè)量值達(dá)到表示僅用蒸汽加熱冷卻上述轉(zhuǎn)子及上 述外殼的時(shí)刻的設(shè)定值，同時(shí)，在上述測(cè)定值達(dá)到用于防止上述密封體的凸部 與其它部件接觸的其它設(shè)定值的場(chǎng)合，通過(guò)上述密封體驅(qū)動(dòng)部使上述密封體退 避到上述轉(zhuǎn)子的徑向外側(cè)。
12. —種汽輪機(jī)的控制方法，其特征在于 上述汽輪機(jī)具備 安裝有動(dòng)葉的轉(zhuǎn)子； 從外周包圍該轉(zhuǎn)子的隔板；將該隔板及上述轉(zhuǎn)子包在內(nèi)部，將上半部和下半部連結(jié)在凸緣部上而成一 體的外殼；測(cè)量該外殼和上述轉(zhuǎn)子在上述轉(zhuǎn)子的軸向上因熱引起的伸縮差的測(cè)量機(jī) 構(gòu)；以及安裝在上述凸緣部上并進(jìn)行上述凸緣部的加熱冷卻的加熱冷卻機(jī)構(gòu)； 在非正常運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始時(shí)，通過(guò)上述加熱冷卻機(jī)構(gòu)開(kāi)始上述凸緣部的加熱或冷卻，在上述測(cè)量機(jī)構(gòu)的測(cè)量值達(dá)到表示用蒸汽加熱冷卻上述轉(zhuǎn)子及上述外殼 的時(shí)刻的設(shè)定值時(shí)，開(kāi)始或停止向上述外殼內(nèi)導(dǎo)入蒸汽，在上述測(cè)量值達(dá)到表示僅用蒸汽加熱冷卻上述轉(zhuǎn)子及上述外殼的時(shí)刻的 其它設(shè)定值時(shí)，停止利用上述加熱冷卻機(jī)構(gòu)進(jìn)行的上述凸緣部的加熱或冷卻。
13. —種汽輪機(jī)的控制方法，其特征在于上述汽輪機(jī)具備安裝有動(dòng)葉的轉(zhuǎn)子；從外周包圍該轉(zhuǎn)子的隔板；將該隔板及上述轉(zhuǎn)子包在內(nèi)部，將上半部和下半部連結(jié)在凸緣部上而成一 體的外殼；測(cè)量該外殼和上述轉(zhuǎn)子在上述轉(zhuǎn)子的軸向上因熱引起的伸縮差的測(cè)量機(jī)構(gòu)；安裝在上述凸緣部上并進(jìn)行上述凸緣部的加熱冷卻的加熱冷卻機(jī)構(gòu)；轉(zhuǎn)子側(cè)突出的凸部的密封體；以及使該密封體從中立位置移動(dòng)到上述轉(zhuǎn)子的徑向外側(cè)的密封體驅(qū)動(dòng)部； 在非正常運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始時(shí)，通過(guò)上述加熱冷卻才幾構(gòu)開(kāi)始上述凸緣部的加熱或冷卻，在上述測(cè)量機(jī)構(gòu)的測(cè)量值達(dá)到表示用蒸汽加熱冷卻上述轉(zhuǎn)子及上述外殼 的時(shí)刻的第一設(shè)定值時(shí)，開(kāi)始或停止向上述外殼內(nèi)導(dǎo)入蒸汽，在上述測(cè)量值達(dá)到表示僅用蒸汽加熱冷卻上述轉(zhuǎn)子及上述外殼的時(shí)刻的 第二設(shè)定值時(shí)，停止利用上述加熱冷卻機(jī)構(gòu)進(jìn)行的上述凸緣部的加熱或冷卻 在上述測(cè)量值達(dá)到用于防止上述密封體的凸部與其它部件接觸的第三設(shè) 定值時(shí)，通過(guò)上述密封體驅(qū)動(dòng)部使上述密封體退避到上述轉(zhuǎn)子的徑向外側(cè)。
14. 一種汽輪機(jī)的控制方法，其特征在于 上述汽輪機(jī)具備 安裝有動(dòng)葉的轉(zhuǎn)子；從外周包圍該轉(zhuǎn)子的隔板；將該隔板及上述轉(zhuǎn)子包在內(nèi)部，將上半部和下半部連結(jié)在凸緣部上而成一 體的外殼；測(cè)量該外殼和上述轉(zhuǎn)子在上述轉(zhuǎn)子的軸向上因熱引起的伸縮差的測(cè)量機(jī)構(gòu)；安裝在上述凸緣部上并進(jìn)行上述凸緣部的加熱冷卻的加熱冷卻機(jī)構(gòu)；轉(zhuǎn)子側(cè)突出的凸部的密封體；以及使該密封體從中立位置移動(dòng)到上述轉(zhuǎn)子的徑向外側(cè)的密封體驅(qū)動(dòng)部；在非正常運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始時(shí)，通過(guò)上述密封體驅(qū)動(dòng)部使上述密封體退避到上述轉(zhuǎn) 子的徑向外側(cè)，同時(shí)，通過(guò)上述加熱冷卻機(jī)構(gòu)開(kāi)始上述凸緣部的加熱或冷卻，在上述測(cè)量機(jī)構(gòu)的測(cè)量值達(dá)到表示用蒸汽加熱冷卻上述轉(zhuǎn)子及上述外殼 的時(shí)刻的第一設(shè)定值時(shí)，開(kāi)始或停止向上述外殼內(nèi)導(dǎo)入蒸汽，在上述測(cè)量值達(dá)到表示僅用蒸汽加熱冷卻上述轉(zhuǎn)子及上述外殼的時(shí)刻的 第二設(shè)定值時(shí)，停止利用上述加熱冷卻機(jī)構(gòu)進(jìn)行的上述凸緣部的加熱或冷卻，在上述測(cè)量值達(dá)到表示可過(guò)渡到正常運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)刻的第三設(shè)定值時(shí)，通過(guò)上 述密封體驅(qū)動(dòng)部使上述密封體返回到原位置。
15. —種密封裝置的控制方法，該密封裝置設(shè)置在具有安裝有動(dòng)葉的轉(zhuǎn)子、 從外周包圍該轉(zhuǎn)子的隔板、將該隔板及上述轉(zhuǎn)子包圍在內(nèi)部并將上半部和下半 部連結(jié)在凸緣部上而成一體的外殼的汽輪機(jī)上，其特征在于，具備測(cè)量上述外殼和上述轉(zhuǎn)子在上述轉(zhuǎn)子的軸向上因熱引起的伸縮差的測(cè)量 機(jī)構(gòu)；安裝在上述凸緣部上并進(jìn)行上述凸緣部的加熱冷卻的加熱冷卻機(jī)構(gòu)； 上述轉(zhuǎn)子側(cè)突出的凸部的密封體；以及使該密封體從中立位置移動(dòng)到上述轉(zhuǎn)子的徑向外側(cè)的密封體驅(qū)動(dòng)部； 在非正常運(yùn)轉(zhuǎn)開(kāi)始時(shí)，通過(guò)上述加熱冷卻才幾構(gòu)開(kāi)始上述凸緣部的加熱或冷卻，在上述測(cè)量機(jī)構(gòu)的測(cè)量值達(dá)到表示用蒸汽加熱冷卻上述轉(zhuǎn)子及上述外殼 的時(shí)刻的第一設(shè)定值時(shí)，開(kāi)始或停止向上述外殼內(nèi)導(dǎo)入蒸汽，在上述測(cè)量值達(dá)到表示僅用蒸汽加熱冷卻上述轉(zhuǎn)子及上述外殼的時(shí)刻的 第二設(shè)定值時(shí)，停止利用上述加熱冷卻機(jī)構(gòu)進(jìn)行的上述凸緣部的加熱或冷卻，在上述測(cè)量值達(dá)到用于防止上述密封體的凸部與其它部件接觸的第三設(shè) 定值時(shí)，通過(guò)上述密封體驅(qū)動(dòng)部使上述密封體退避到上述轉(zhuǎn)子的徑向外側(cè)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用蒸汽獲得能量的汽輪機(jī)、抑制蒸汽泄漏的密封裝置及它們的控制方法。目的在于提高汽輪機(jī)的效率。本發(fā)明的汽輪機(jī)具備安裝有動(dòng)葉(10)的轉(zhuǎn)子(1)；從外周包圍該轉(zhuǎn)子(1)的隔板(2)；將該隔板(2)及轉(zhuǎn)子(1)包圍在內(nèi)部并將上半部(18)和下半部(19)連結(jié)在凸緣部(5)上而成一體的外殼(3)；測(cè)量該外殼(3)和轉(zhuǎn)子(1)在轉(zhuǎn)子(1)的軸向上因熱引起的伸縮差(d)的位移檢測(cè)器(4)；安裝在凸緣部(5)上并進(jìn)行凸緣部(5)的加熱冷卻的加熱冷卻機(jī)構(gòu)(6)；以及控制部(7)，其在非正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)通過(guò)加熱冷卻裝置(6)加熱或冷卻凸緣部(5)，直到位移檢測(cè)器(4)的測(cè)量值達(dá)到設(shè)定值(M)或(S)。
文檔編號(hào)F01D25/14GK101109297SQ20071013617
公開(kāi)日2008年1月23日 申請(qǐng)日期2007年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月20日
發(fā)明者工藤健, 成田健次郎 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所