タービンについて勉強するとき、「動翼」と「静翼」という言葉が出てくるかと思います。
今回は動翼と静翼の役割について、非タービンエンジニア向けにどこよりもわかりやすく解説したいと思います。
動翼と静翼とは
タービンというと羽のついた回転体が何枚も中に入っていて、蒸気やガスの衝撃力で回転する、といったイメージをもたれているかと思います。
実はタービン内で回転する羽根には回転する部品と、固定されている部品があります。それらに動翼、静翼という名前がつけられています。
動翼はローターとも呼ばれ、タービンの軸に固定されています。圧力のかかったガスによって回転するように幾つもの羽がついた部品からなります。
一方、静翼はステーターとも呼ばれ、タービンのケーシングに固定されています。流れるガスを整流する役割を持ちます。
圧縮されたガスが動翼と静翼を交互に流れることにより軸が回転し、タービンはその回転エネルギーを動力に変換しています。
以下の動画に、圧縮機とタービンの役割が画像付きで掲載してありました。参考になるかと思います。
なぜ静翼が必要なのか
風車も風の力で回りますが、ひとつの羽（上で言うと動翼）しかないですよね。なぜタービンには幾つもの静翼があるのでしょうか。
タービンの１段目にぶつかった高圧のガスは、動翼を回転させながら圧力の低い方に移動しようとします。２段目の動翼にそのまま進むと圧力差が確保できずに、軸が回らないことになってしまいます。
そこで回らない静翼を取り付けることで、圧力を降下させるとともに、流体の流れを整えて次の動翼段へとガスを移動させています。
ちなみにガスは圧力が下がると体積が増えますので、タービンの動翼・静翼は入り口側が小さく、出口側が大きく設計されています。
タービン構造の種類
タービンにはエネルギーを利用する形式として２パターンあります。
一つ目の衝動式は、速度を持った蒸気やガスが動翼にぶつかり、その衝撃力で回転します。ガスの体積膨張は動翼部分では起こらないのが特徴です。
一般的に、もう一つの反動式よりも段数が少ないです。
二つ目は反動式です。動翼でガスの衝撃を受けながら、体積膨張も伴う形式のタービンです。動翼と静翼の構造が似ていること、衝動式よりも段数が多いことが特徴です。
タービンの種類についても、動翼・静翼の役割を知っていると理解しやすいのではないでしょうか。
まとめ
- タービンには動くブレードと動かないブレードがある。
- 交互に並べられることで降下的に軸を動かすことができる。
今回は、タービンの動翼と静翼について解説をしました。
エネルギーを生み出す発電の、根幹を担うタービンについて、是非勉強してみてください。
-
【タービン】タービン効率の考え方、熱落差ってなに？
タービンについて勉強していると「熱落差」という聞きなれない言葉が出てきます。 「熱落差」は、タービン ...
続きを見る
-
【ブレイトンサイクル】ガスタービンやジェットエンジンの理論サイクル
ブレイトンサイクルは、ガスタービンやジェットエンジンで利用される熱サイクルです。燃料を燃やして発生す ...
続きを見る
タービン
2022/4/10
【タービン】抽気復水タービンとは、メリット、制御方法について解説
火力発電プラントで良く利用されているタービンに抽気復水タービンがあります。 この記事では、抽気復水タービンとは何か、メリットや制御方法について解説します。 目次抽気復水タービンとは抽気復水タービンのメリット抽気復水タービンの制御方法まとめ 抽気復水タービンとは 抽気復水タービンとは蒸気タービンの中段から低圧の抽気蒸気を取り出すことができるタービンです。最終段の排気は復水器により復水に戻ります。 主蒸気を全量復水器に送る復水タービンと比べると電力として取り出せる仕事は減りますが、抽気蒸気を加熱源として給水の ...
ReadMore
タービン
2022/2/28
【タービン】蒸気タービンの制御方法まとめ
蒸気タービンの制御は用途によって様々ですが、大きく分けるといくつかのパターンに分類することが出来ます。 この記事では、蒸気タービンの制御方法についてまとめています。 目次蒸気タービンの制御方法発電電力制御回転速度制御排気圧力制御一次圧力制御まとめ 蒸気タービンの制御方法 蒸気タービンの制御方法は大きく分けると次の４パターンに分かれます。 発電電力制御 発電用の蒸気タービンで最も多く利用されているのが発電電力制御です。発電機の出力が設定値になるように、ガバナ（制御弁）を開閉させ、蒸気タービンに供給する蒸気量 ...
ReadMore
タービン
2022/8/27
【タービン】内部抽気圧力制御と外部抽気圧力制御の違いとは？
抽気タービンには抽気蒸気の圧力を制御する方法として内部抽気圧力制御と外部抽気圧力制御があります。 今回はそれぞれの違いについて解説します。こちらの記事は動画でも解説しているので、動画の方がいいという方はこちらもどうぞ。 目次内部抽気圧力制御とは外部抽気圧力制御とはまとめ 内部抽気圧力制御とは 内部抽気圧力制御は蒸気タービンのユニット内に圧力制御弁を組み込み、抽気圧力を一定にする制御方式です。図に表すと次のようになります。 内部抽気圧力制御の場合、抽気圧力を一定にするようにユニット内部の制御弁が動くので、タ ...
ReadMore
タービン
2021/8/29
【タービン】グランドコンデンサって何？設置する目的は？
蒸気タービンを設置する場合には、セットでグランドコンデンサーを設置するのが一般的です。 今回は、グランドコンデンサーをなぜ使用するのか良く分からないという方に向けて、グランドコンデンサーを設置する目的を解説したいと思います。 グランドコンデンサとは グランドコンデンサーとはタービンの軸封部から発生する漏れ蒸気や空気の吸い込みを防止するシール蒸気を凝縮させるための機器です。 発電機にせよポンプにせよ、蒸気でタービンを回し仕事を得る場合は必ず車室を貫通するローターが存在します。このローターは常に回転するため、 ...
ReadMore
タービン
2022/1/28
【タービン】背圧タービンとは？メリットや制御方法について解説
燃料のエネルギーを電気と熱として有効に利用する方法の一つに背圧タービンがあります。 今回は蒸気タービンの一つ、背圧タービンについて解説したいと思います。 目次背圧タービンとは背圧タービンのメリット背圧タービンの制御方法排気圧力一定制御出力一定制御抽気背圧タービンとはまとめ 背圧タービンとは 背圧タービンは蒸気タービンの一種で排気圧力が大気圧以上のタービンです。 排気をプロセス加熱として利用することで、全体の熱効率を大幅に向上させることが出来ます。コージェネレーションシステムやコンバインドサイクルなどで良く ...
ReadMore
