(57)【要約】【課題】給水加熱器内で沸騰し蒸発した蒸気が蒸気通路に逆流した場合に、静翼や動翼に作用する流体力の変動を抑制することができる低圧蒸気タービンを提供する。【解決手段】低圧蒸気タービン１２は、ケーシング２０と、ケーシング２０内に貫設され、複数段の動翼２１が植設されたタービンロータ２２と、ケーシング２０に、タービンロータ２２の軸方向に動翼２１と交互に配設された複数段の静翼２３と、静翼２３と動翼２１とから構成される複数の段落を有する蒸気流路に蒸気を導入する蒸気入口管と、最終段の動翼を通過した蒸気を外部に導く排気流路とを備える。また、低圧蒸気タービン１２は、所定の段落間に設けられた抽気口３０を介して蒸気通路２４を流れる蒸気の一部をケーシング２０の肉厚内に導くための抽気流路３１と、この抽気流路３１に連通する空洞部３２を周方向に亘って備えている。【選択図】図２
2010265863.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
抽気された蒸気を外部に設けられた給水加熱器に導く抽気管を備えた低圧蒸気タービンであって、
ケーシングと、
前記ケーシング内に貫設され、複数段の動翼が植設されたタービンロータと、
前記ケーシングに、前記タービンロータの軸方向に前記動翼と交互に配設された複数段の静翼と、
前記ケーシングを貫通し、前記静翼と前記動翼とから構成される複数の段落を有する蒸気流路に、外部からの蒸気を導入する蒸気入口管と、
膨張仕事をしながら前記蒸気流路を流動し、最終段の動翼を通過した蒸気を前記ケーシング内から外部に導く排気流路と、
前記蒸気流路の外周側の壁部を構成する前記ケーシングの肉厚内に周方向に亘って形成され、所定の前記段落間から前記蒸気流路を流れる蒸気の一部を抽気するための抽気口を有し、抽気した蒸気を前記抽気管に導く抽気流路と、
前記ケーシングの肉厚内に周方向に亘って形成され、前記抽気流路に連通する空洞部と
を具備することを特徴とする低圧蒸気タービン。
【請求項２】
前記抽気管を介して前記給水加熱器から蒸気が逆流した際、逆流した蒸気を前記抽気流路から前記空洞部に誘導するための案内部材をさらに具備することを特徴とする請求項１記載の低圧蒸気タービン。
【請求項３】
前記空洞部が、前記抽気口が形成された直下流側に位置する少なくとも１つの静翼の内部に亘って設けられているか、または前記排気流路に連通するように設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の低圧蒸気タービン。
【請求項４】
前記空洞部が、前記案内部材によって前記逆流した蒸気が誘導される方向に設けられ、
前記抽気口につながる前記抽気流路の一部が、前記空洞部に隣接して形成されていることを特徴とする請求項２記載の低圧蒸気タービン。
【請求項５】
抽気された蒸気を外部に設けられた給水加熱器に導く抽気管を備えた低圧蒸気タービンであって、
ケーシングと、
前記ケーシング内に貫設され、複数段の動翼が植設されたタービンロータと、
前記ケーシングに、前記タービンロータの軸方向に前記動翼と交互に配設された複数段の静翼と、
前記ケーシングを貫通し、前記静翼と前記動翼とから構成される複数の段落を有する蒸気流路に、外部からの蒸気を導入する蒸気入口管と、
膨張仕事をしながら前記蒸気流路を流動し、最終段の動翼を通過した蒸気を前記ケーシング内から外部に導く排気流路と、
前記蒸気流路の外周側の壁部を構成する前記ケーシングの肉厚内に周方向に亘って形成され、所定の前記段落間から前記蒸気流路を流れる蒸気の一部を抽気するための抽気口を有し、抽気した蒸気を前記抽気管に導く抽気流路と、
前記ケーシングの肉厚内に周方向に亘って、かつ前記抽気口につながる前記抽気流路の一部に隣接して形成され、前記抽気管を介して前記給水加熱器から蒸気が逆流した際、前記蒸気流路内に逆流した蒸気を所定の方向に噴出可能な噴出口を有する蒸気流路と、
前記逆流した蒸気を前記抽気流路から前記蒸気流路に誘導するための案内部材と
を具備することを特徴とする低圧蒸気タービン。
【請求項６】
前記所定の方向が、前記蒸気流路の外周側の壁部に沿う下流側の方向であるか、または前記蒸気流路の外周側の壁部に沿う前記タービンロータの回転方向であることを特徴とする請求項５記載の低圧蒸気タービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低圧蒸気タービンに係り、特に、給水加熱器からのフラッシュバックの影響を抑制することができる低圧蒸気タービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
発電プラントの蒸気タービンシステムでは、生成された蒸気は、高圧タービンから低圧タービンを通過しながら熱エネルギを回転エネルギに変換し、復水器で水の状態となった後に再び給水ラインに送られる。給水ラインには、例えば、数段の低圧給水加熱器と高圧給水加熱器が設けられている。これらの低圧給水加熱器や高圧給水加熱器を通過する給水は、蒸気タービンのタービン通路部から抽気された高温の蒸気によって加熱される。
【０００３】
次に、従来の低圧タービンにおける抽気をするための構成について説明する。図８は、従来の低圧タービン３００における、タービンロータ３１２の軸方向に沿う蒸気通路の断面の一部を示した図である。図９は、従来の低圧タービン３００のタービンロータ３１２の軸方向に垂直な断面を示した図である。なお、図９では、蒸気通路の構成、すなわち、動翼、ノズル、タービンロータなどの構成の図示を省略し、主として、ケーシング３１０内における抽気された蒸気が流れる通路について示している。
【０００４】
図８に示すように、低圧タービン３００において、ケーシング３１０内に動翼３１１が植設されたタービンロータ３１２が貫設されている。また、ケーシング３１０の内側面には、タービンロータ３１２の軸方向に動翼３１１と交互になるように静翼３１３が配設されている。そして、静翼３１３からなる周方向の翼列と、この翼列の直下流側に位置する、動翼３１１からなる周方向の翼列とで、一つの段落を構成している。また、段落は、タービンロータ３１２の軸方向に複数段形成され、蒸気通路３１４を構成している。
【０００５】
また、図示しないが、最終段落を通過した蒸気は、排気通路を介して真空度の高い復水器に導かれる。そのため、蒸気通路３１４を流れる蒸気は、排気通路側（出口側）に向かって膨張する。そこで、蒸気通路３１４の断面積が下流に行くに伴い徐々に拡大するように構成されている。
【０００６】
また、所定の段落間には、蒸気通路３１４を流れる蒸気の一部を抽気するために、蒸気通路３１４を構成する外周側の側壁に、周方向に亘ってスリット状の抽気口３２０が設けられている。また、この抽気口３２０に連通するように、ケーシング３１０の肉厚内には、抽気流路３２１が周方向に亘って形成されている。なお、図９に示すように、抽気流路３２１内には、ケーシング３１０の機械的強度を維持し、ケーシング３１０を分割する際に必要な複数の補強リブ３２２が周方向に設けられている。また、図９に示すように、抽気流路３２１の端部には、抽気された蒸気を給水加熱器（図示しない）に導くための抽気管３２３が設けられている。
【０００７】
このように構成された従来の低圧タービン３００において、通常運転時には抽気口３２０における圧力は、給水加熱器内の圧力より高いため、蒸気通路３１４から、抽気口３２０、抽気流路３２１、抽気管３２３を介して給水加熱器に向かう蒸気の流れが生じる。
【０００８】
一方、負荷遮断時などの、蒸気通路３１４を流れる蒸気流量が低下するときには、段落での負荷が小さくなり、抽気口３２０の圧力は復水器に近い負圧となる。そのため、抽気口３２０の圧力が、給水加熱器内の圧力より低くなり、給水加熱器内の水が沸騰して蒸発する。そして、その蒸発した蒸気が抽気管３２３を通って抽気口３２０から蒸気通路３１４内に逆流することがある。その際、上記したように、抽気流路３２１内には、複数の補強リブ３２２が周方向に設けられているため、抽気流路３２１内に逆流してきた蒸気は、周方向に分布を有し、その分布を維持した状態で、蒸気通路３１４内に逆流する。すなわち、蒸気通路３１４内に逆流する蒸気の流量が、周方向に亘って不均一となる。
【０００９】
蒸気通路３１４内に逆流する蒸気がこのような分布を有することは、抽気口３２０に近接する段落の動翼３１１に作用する流体力を変動させる原因となることがある。
【００１０】
このような低圧蒸気タービンの低負荷時における蒸気の逆流現象に対応するために、負荷遮断信号が入力されたとき、もしくは圧力変動検出器から抽気口の圧力変動を感知したときなどに、給水加熱器内のドレンを急激に減少あるいは空にする技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。また、低圧蒸気タービンの低負荷時における蒸気の逆流現象に対応するために、給水加熱器内の温度を低減させる技術が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。さらに、低圧蒸気タービンの低負荷時における蒸気の逆流現象に対応するために、低い回転速度を維持するように、蒸気流量調節弁によって、低圧蒸気タービンに供給する蒸気量を調節する技術が開示されている（例えば、特許文献３参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００８−１０１４９４号公報
【特許文献２】特開２００８−７５５２６号公報
【特許文献３】特開２００８−７５５８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述したような従来の低圧蒸気タービンにおいて、給水加熱器内で沸騰し蒸発した蒸気が蒸気通路内に逆流した場合に、この過渡的な逆流によって蒸気通路に配列された動翼の振動応力が増加することがあった。また、蒸気通路への逆流は、蒸気通路を流れる主流とほぼ直交するように衝突して混合するため、主流が大きく乱され、多数の渦が生成され、動翼に作用する流体力が増加することがあった。
【００１３】
そこで、本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、給水加熱器内で沸騰し蒸発した蒸気が蒸気通路に逆流した場合に、静翼や動翼に作用する流体力の変動を抑制することができる低圧蒸気タービンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の一態様によれば、抽気された蒸気を外部に設けられた給水加熱器に導く抽気管を備えた低圧蒸気タービンであって、ケーシングと、前記ケーシング内に貫設され、複数段の動翼が植設されたタービンロータと、前記ケーシングに、前記タービンロータの軸方向に前記動翼と交互に配設された複数段の静翼と、前記ケーシングを貫通し、前記静翼と前記動翼とから構成される複数の段落を有する蒸気流路に、外部からの蒸気を導入する蒸気入口管と、膨張仕事をしながら前記蒸気流路を流動し、最終段の動翼を通過した蒸気を前記ケーシング内から外部に導く排気流路と、前記蒸気流路の外周側の壁部を構成する前記ケーシングの肉厚内に周方向に亘って形成され、所定の前記段落間から前記蒸気流路を流れる蒸気の一部を抽気するための抽気口を有し、抽気した蒸気を前記抽気管に導く抽気流路と、前記ケーシングの肉厚内に周方向に亘って形成され、前記抽気流路に連通する空洞部とを具備することを特徴とする低圧蒸気タービンが提供される。
【００１５】
また、本発明の一態様によれば、抽気された蒸気を外部に設けられた給水加熱器に導く抽気管を備えた低圧蒸気タービンであって、ケーシングと、前記ケーシング内に貫設され、複数段の動翼が植設されたタービンロータと、前記ケーシングに、前記タービンロータの軸方向に前記動翼と交互に配設された複数段の静翼と、前記ケーシングを貫通し、前記静翼と前記動翼とから構成される複数の段落を有する蒸気流路に、外部からの蒸気を導入する蒸気入口管と、膨張仕事をしながら前記蒸気流路を流動し、最終段の動翼を通過した蒸気を前記ケーシング内から外部に導く排気流路と、前記蒸気流路の外周側の壁部を構成する前記ケーシングの肉厚内に周方向に亘って形成され、所定の前記段落間から前記蒸気流路を流れる蒸気の一部を抽気するための抽気口を有し、抽気した蒸気を前記抽気管に導く抽気流路と、前記ケーシングの肉厚内に周方向に亘って、かつ前記抽気口につながる前記抽気流路の一部に隣接して形成され、前記抽気管を介して前記給水加熱器から蒸気が逆流した際、前記蒸気流路内に逆流した蒸気を所定の方向に噴出可能な噴出口を有する蒸気流路と、前記逆流した蒸気を前記抽気流路から前記蒸気流路に誘導するための案内部材とを具備することを特徴とする低圧蒸気タービンが提供される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の低圧蒸気タービンによれば、給水加熱器内で沸騰し蒸発した蒸気が蒸気通路に逆流した場合に、静翼や動翼に作用する流体力の変動を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施の形態の低圧蒸気タービンを備える蒸気タービンシステムの一例を示す図である。
【図２】第１の実施の形態の低圧蒸気タービンにおける、タービンロータの軸方向に沿う蒸気通路の断面の一部を示した図である。
【図３】他の構成の空洞部を備える第１の実施の形態の低圧蒸気タービンにおける、タービンロータの軸方向に沿う蒸気通路の断面の一部を示した図である。
【図４】空洞部が静翼の内部に亘って設けられた第１の実施の形態の低圧蒸気タービンにおける、タービンロータの軸方向に沿う蒸気通路の断面の一部を示した図である。
【図５】第２の実施の形態の低圧蒸気タービンにおける、タービンロータの軸方向に沿う蒸気通路の断面の一部を示した図である。
【図６】第３の実施の形態の低圧蒸気タービンにおける、タービンロータの軸方向に沿う蒸気通路の断面の一部を示した図である。
【図７】第３の実施の形態の低圧蒸気タービンにおける、タービンロータの軸方向に沿う蒸気通路の断面の一部を示した図である。
【図８】従来の低圧タービンにおける、タービンロータの軸方向に沿う蒸気通路の断面の一部を示した図である。
【図９】従来の低圧タービンのタービンロータの軸方向に垂直な断面を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施の形態を図を参照して説明する。
【００１９】
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態の低圧蒸気タービン１２を備える蒸気タービンシステム１の一例を示す図である。図２は、第１の実施の形態の低圧蒸気タービン１２における、タービンロータの軸方向に沿う蒸気通路２４の断面の一部を示した図である。
【００２０】
図１に示すように、蒸気タービンシステム１は、蒸気発生部１０、高圧蒸気タービン１１、低圧蒸気タービン１２、復水器１３、復水ポンプ１４、給水加熱器１５、発電機１７を主要部として構成されている。なお、この蒸気タービンシステム１の構成は、これに限られるものではなく、例えば、複数の低圧蒸気タービン１２を備える蒸気タービンシステムであってもよい。
【００２１】
ここで、蒸気発生部１０は、蒸気を発生させるものであり、例えば、原子炉の炉心で発生した熱によって蒸気を生成するものである。具体的には、蒸気発生部１０は、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）では原子炉を意味し、加圧水型原子炉（ＰＷＲ）では蒸気発生器を意味する。
【００２２】
図１に示すように、蒸気発生部１０で発生した高温高圧の蒸気は、高圧蒸気タービン１１に導入され、膨張仕事をした後、湿分分離器（図示しない）を通り、低圧蒸気タービン１２に導入される。ここで、図示しないが、例えば、蒸気発生部１０と高圧蒸気タービン１１との間や高圧蒸気タービン１１と低圧蒸気タービン１２との間には、蒸気流量を調整する蒸気流量調整弁などが備えられている。
【００２３】
なお、ここでは、湿分分離器を通り、水滴が除去された蒸気を直ちに低圧蒸気タービン１２に導入する方式を示しているが、この方式に限られるものではない。例えば、湿分分離器を通り、水滴が除去された蒸気を、例えば、高圧蒸気タービン１１に導入される蒸気の一部や、高圧蒸気タービン１１から抽気された蒸気を利用して加熱器により加熱する蒸気再熱方式を採用してもよい。
【００２４】
低圧蒸気タービン１２で膨張仕事をした蒸気は、復水器１３で凝縮されて水（給水）となった後、復水ポンプ１４で給水加熱器１５に送り込まれる。給水加熱器１５には、抽気管１６を介して低圧蒸気タービン１２から抽気された蒸気が導入され、この抽気された蒸気によって、給水加熱器１５を流れる給水は加熱される。給水加熱器１５で加熱された給水は、蒸気発生部１０に導かれ、再度加熱されて高温高圧の蒸気となり、高圧蒸気タービン１１に導入される。また、低圧蒸気タービン１２のタービンロータの回転を利用して、発電機１７を回転させ電力を発生する。
【００２５】
次に、第１の実施の形態の低圧蒸気タービン１２について説明する。
【００２６】
図２に示すように、低圧蒸気タービン１２は、ケーシング２０を備え、ケーシング２０内に動翼２１が植設されたタービンロータ２２が貫設されている。また、ケーシング２０の内側面には、タービンロータ２２の軸方向に動翼２１と交互になるように静翼２３が配設されている。そして、静翼２３からなる周方向の翼列と、この翼列の直下流側に位置する、動翼２１からなる周方向の翼列とで、一つの段落を構成している。また、段落は、タービンロータ２２の軸方向に複数段形成され、蒸気通路２４を構成している。また、低圧蒸気タービン１２は、蒸気通路２４を通り最終段落を通過した蒸気をケーシング２０内から外部に導く排気通路（図示しない）を備えている。
【００２７】
この低圧蒸気タービン１２において、蒸気入口管（図示しない）を経て、蒸気通路２４内に流入した蒸気は、各段落の静翼２３と動翼２１との間を通り、タービンロータ２２を回転させる。蒸気通路２４を通り最終段落を通過した蒸気は、排気通路を介して真空度の高い復水器１３に導かれる。そのため、蒸気通路２４を流れる蒸気は、排気通路側（出口側）に向かって膨張する。そこで、蒸気通路２４の断面積が下流に行くに伴い徐々に拡大するように構成されている。
【００２８】
また、所定の段落間には、蒸気通路２４を流れる蒸気の一部を抽気するために、蒸気通路２４を構成する外周側の側壁となるケーシング２０の内壁に、周方向に亘ってスリット状の抽気口３０が設けられている。また、ケーシング２０の肉厚内には、この抽気口３０を介して抽気された、蒸気通路２４を流れる蒸気の一部を流動させるための抽気流路３１が形成されている。なお、図９に示した構成と同様に、抽気流路３１には、ケーシング２０の機械的強度を維持し、ケーシング２０を分割する際に必要な複数の補強リブ（図示しない）が周方向に設けられている。また、抽気流路３１の端部には、図９に示した構成と同様に、抽気された蒸気を給水加熱器１５に導くための抽気管１６が設けられている。
【００２９】
また、ケーシング２０の肉厚内に周方向に亘って、抽気流路３１に連通する空洞部３２が形成されている。この空洞部３２は、周方向に亘って所定の体積の空洞を有し、抽気流路３１に連通する部分以外は閉空間となるように構成されている。なお、図２では、空洞部３２を抽気流路３１よりも下流側に位置するように構成したが、抽気流路３１よりも上流側に位置するように構成してもよい。
【００３０】
例えば、低圧蒸気タービン１２の通常運転時には、抽気口３０における圧力は、給水加熱器１５内の圧力より高いため、蒸気通路２４から抽気流路３１、抽気管１６を介して給水加熱器１５に向かう蒸気の流れが生じる。すなわち、抽気口３０から蒸気通路２４を流れる蒸気の一部が抽気され、抽気流路３１、抽気管１６を介して給水加熱器１５に供給される。
【００３１】
一方、低圧蒸気タービン１２において、負荷遮断時などの、蒸気通路２４を流れる蒸気流量が低下するときには、段落での負荷が小さくなり、抽気口３０の圧力は復水器１３に近い負圧となる。そのため、抽気口３０の圧力が、給水加熱器１５内の圧力より低くなり、給水加熱器１５内の水が沸騰して蒸発する。そして、その蒸発した蒸気が抽気管１６を通って抽気流路３１内に逆流する。なお、図２では、この逆流する蒸気の流れを矢印で示している。
【００３２】
このように、抽気管１６を介して給水加熱器１５から蒸気が逆流した際、この逆流は過渡的な流れとなる。ここで、過渡的な流れとは、逆流する蒸気の流量が、時間とともに急激に増加してピークに達し、その後急激に減少する流れをいう。空洞部３２は、この過渡的な流れが、抽気流路３１から、直接抽気口３０を介して蒸気通路２４内に流入することがないように、蒸気通路２４内に流入する前に逆流した蒸気を一旦収容し、流れを均一化する空間である。
【００３３】
また、逆流する蒸気を、直接抽気口３０を介して蒸気通路２４内に流入させることなく、抽気流路３１から空洞部３２にスムーズに導くために、抽気流路３１と空洞部３２との間に周方向に亘って案内部材３３を設けることが好ましい。この案内部材３３は、逆流した蒸気がタービンロータ２２の軸方向にほぼ直交するように流れる抽気流路３１の一部を一旦絞るとともに、この絞り部３１ａを通過した逆流蒸気を空洞部３２に導くための流路を形成する部材である。この案内部材３３を設けることで形成される、抽気流路３１と空洞部３２との連通路である案内通路３４は、図２に示すように、抽気流路３１における、抽気口３０からケーシング２０の肉厚内に延びる流路３１ｂに対してほぼ直交するように構成されている。なお、案内通路３４の一部は、抽気流路３１によって構成されている。また、案内部材３３は、例えば、ケーシング２０の周方向の曲率に対応して湾曲するリング状などの部材で構成される。また、この案内部材３３を構成する材料は、特に限定されるものではないが、案内部材３３を構成する材料として、例えば、耐熱性を有する耐熱金属やセラミックスなどを使用することができる。
【００３４】
ここで、抽気流路３１内に逆流した蒸気の流れについて説明する。
【００３５】
抽気流路３１内に逆流し、タービンロータ２２の軸方向にほぼ直交するように流れる蒸気は、絞り部３１ａでその流れが絞られる。この絞り部３１ａを通過した逆流した蒸気は、タービンロータ２２の軸方向にほぼ平行な方向に屈曲され、案内通路３４に導かれる。案内通路３４に導かれた逆流した蒸気の流れの大部分は、案内通路３４に直交するように設けられた流路３１ｂに直接流れることなく、慣性によって案内通路３４に沿って流れ、空洞部３２に流入する。なお、案内通路３４の流路断面積は、流路３１ｂの流路断面積よりも大きく構成されている。
【００３６】
空洞部３２に導かれた逆流した蒸気は、空洞部３２内に広がり、周方向にほぼ均一な分布となり、流れが時間平均化される。ここで、時間平均化とは、上記したような過渡的な流れ、すなわち時間的に流量に分布を有るような流れを、時間的に流量がほぼ一定となるような流れにすることをいう。そして、流れが時間平均化された蒸気は、抽気口３０を介して蒸気通路２４内に流入する。
【００３７】
第１の実施の形態の低圧蒸気タービン１２によれば、抽気管１６を介して給水加熱器１５から蒸気が逆流する際、蒸気通路２４に流出する流れは、空洞部３２において時間平均化され最大流量が大幅に緩和された流れとなる。そのため、抽気口３０近傍に位置する静翼２３や動翼２１に衝突する逆流した蒸気の流速が小さくなり、静翼２３や動翼２１に作用する流体力の変動を抑制することができる。
【００３８】
なお、空洞部３２の構成は、上記した構成に限られるものでなはい。図３は、他の構成の空洞部３２を備える低圧蒸気タービン１２における、タービンロータ２２の軸方向に沿う蒸気通路２４の断面の一部を示した図である。なお、図３では、逆流する蒸気の流れを矢印で示している。
【００３９】
図３に示すように、案内部材３３は、逆流した蒸気がタービンロータ２２の軸方向にほぼ直交するように流れる抽気流路３１の一部を一旦絞るとともに、次に説明する空洞部３２に導入された逆流した蒸気を、抽気口３０からケーシング２０の肉厚内に延びる流路３１ｂに導く流路を形成するように、周方向に亘って設けられている。また、空洞部３２は、絞り部３１ａを通過した逆流した蒸気が流れる方向（ここでは、タービンロータ２２の軸方向にほぼ直交する方向）に周方向に亘って設けられている。すなわち、絞り部３１ａに対向するように、空洞部３２の入口が開口されている。また、絞り部３１ａを通過した逆流した蒸気が流れる方向の空洞部３２の先端部は、閉塞されている。また、空洞部３２は、流路３１ｂに隣接して、流路３１ｂに連通するように形成されている。
【００４０】
この構成の空洞部３２を備える低圧蒸気タービン１２において、抽気流路３１内に逆流し、タービンロータ２２の軸方向にほぼ直交するように流れる蒸気は、絞り部３１ａでその流れが絞られる。この絞り部３１ａを通過した逆流した蒸気は、慣性によって直進し、空洞部３２に流入する。空洞部３２に流入した逆流した蒸気は、周方向に広がるとともに、図３に示すように、空洞部３２の閉塞された端部に衝突して流入した方向とは逆方向に流れる。
【００４１】
この流入した方向とは逆方向に流れる流れによって、絞り部３１ａを通過する逆流した蒸気の流量が減少する。これによって、過渡的な流れがその流量変化を維持した状態で、流路３１ｂに流入し、抽気口３０から蒸気通路２４内に流入することを防止することができる。すなわち、逆流した蒸気は、流れが時間平均化され、抽気口３０を介して蒸気通路２４内に流入する。そのため、抽気口３０近傍に位置する静翼２３や動翼２１に衝突する逆流した蒸気の流速が小さくなり、静翼２３や動翼２１に作用する流体力の変動を抑制することができる。
【００４２】
また、空洞部３２は、ケーシング２０の肉厚内のみに形成されることに限られるものではない。図４は、空洞部３２が静翼２３の内部に亘って設けられた低圧蒸気タービン１２における、タービンロータ２２の軸方向に沿う蒸気通路２４の断面の一部を示した図である。なお、図４では、逆流する蒸気の流れを矢印で示している。
【００４３】
図４に示すように、空洞部３２は、抽気口３０が形成された直下流側に位置する静翼２３の内部に亘って形成されてもよい。空洞部３２が形成される静翼２３は、抽気口３０が形成された直下流側の段落を構成する、周方向に列設された静翼２３のうち、少なくとも１つの静翼２３に形成されていればよい。なお、逆流した蒸気を周方向にほぼ均一な分布とするために、例えば、段落の周方向に列設された静翼２３のうち、１つ置き、または２つ置きに空洞部３２が形成された静翼２３を備えることが好ましい。また、段落の周方向に列設された静翼２３のすべてを、空洞部３２が形成された静翼２３で構成してもよい。
【００４４】
この構成の空洞部３２を備える低圧蒸気タービン１２において、抽気流路３１内に逆流し、タービンロータ２２の軸方向にほぼ直交するように流れる蒸気は、絞り部３１ａでその流れが絞られる。この絞り部３１ａを通過した逆流した蒸気は、タービンロータ２２の軸方向にほぼ平行な方向に屈曲され、案内通路３４に導かれる。案内通路３４に導かれた逆流した蒸気の流れの大部分は、案内通路３４に直交するように設けられた流路３１ｂに直接流れることなく、慣性によって案内通路３４に沿って流れ、空洞部３２に流入する。なお、案内通路３４の流路断面積は、流路３１ｂの流路断面積よりも大きく構成されている。
【００４５】
空洞部３２に導かれた逆流した蒸気は、空洞部３２内に広がり、周方向にほぼ均一な分布となり、流れが時間平均化される。そして、流れが時間平均化された蒸気は、抽気口３０を介して蒸気通路２４内に流入する。
【００４６】
このように、静翼２３内部に空洞部３２を形成することで、抽気管１６を介して給水加熱器１５から蒸気が逆流する際、蒸気通路２４に流出する流れは、空洞部３２において時間平均化され最大流量が大幅に緩和された流れとなる。そのため、抽気口３０近傍に位置する静翼２３や動翼２１に衝突する逆流した蒸気の流速が小さくなり、静翼２３や動翼２１に作用する流体力の変動を抑制することができる。さらに、静翼２３の内部に空洞部３２を形成することで、ケーシング２０の肉厚内に所定の体積を有する空洞部３２を形成する領域がない場合などでも、所定の体積を有する空洞部３２を形成することが可能となる。
【００４７】
（第２の実施の形態）
図５は、第２の実施の形態の低圧蒸気タービン１２における、タービンロータ２２の軸方向に沿う蒸気通路２４の断面の一部を示した図である。なお、以下の実施の形態において、第１の実施の形態の低圧蒸気タービン１２の構成と同一部分には同一の符号を付して重複する説明を省略または簡略する。
【００４８】
なお、第２の実施の形態の低圧蒸気タービン１２では、第１の実施の形態の低圧蒸気タービン１２と、空洞部の構成のみ異なるので、ここでは、特に空洞部の構成について説明する。
【００４９】
第２の実施の形態の低圧蒸気タービン１２では、図５に示すように、空洞部４０は、排気通路（図示しない）に至るまで、ケーシング２０の肉厚内に周方向に亘って下流方向に延設されている。そのため、空洞部４０は、抽気流路３１に連通する部分および排気通路に連通する部分が開口する空間となる。
【００５０】
ここで、空洞部４０は、低圧蒸気タービン１２の通常運転時において、蒸気通路２４から抽気された蒸気が空洞部４０を介して排気通路に流れないように、空洞部４０における圧力損失が、抽気口３０から給水加熱器１５までの流路における圧力損失よりも大きくなるように構成されている。具体的には、空洞部４０における流路断面積が、抽気口３０から給水加熱器１５までの流路における流路断面積よりも小さくなるように、空洞部４０などが形成されている。
【００５１】
上記した第２の実施の形態の低圧蒸気タービン１２では、例えば、低圧蒸気タービン１２の通常運転時には、抽気口３０における圧力は、給水加熱器１５内の圧力より高いため、蒸気通路２４から抽気流路３１、抽気管１６を介して給水加熱器１５に向かう蒸気の流れが生じる。すなわち、抽気口３０から蒸気通路２４を流れる蒸気の一部が抽気され、抽気流路３１、抽気管１６を介して給水加熱器１５に供給される。
【００５２】
一方、低圧蒸気タービン１２において、負荷遮断時などの、蒸気通路２４を流れる蒸気流量が低下するときには、上記したように、抽気口３０の圧力が、給水加熱器１５内の圧力より低くなり、給水加熱器１５内の水が沸騰して蒸発する。そして、その蒸発した蒸気が抽気管１６を通って抽気流路３１内に逆流する。なお、図４では、この逆流する蒸気の流れを矢印で示している。
【００５３】
次に、抽気流路３１内に逆流した蒸気の流れについて説明する。
【００５４】
抽気流路３１内に逆流し、タービンロータ２２の軸方向にほぼ直交するように流れる蒸気は、絞り部３１ａでその流れが絞られる。この絞り部３１ａを通過した逆流した蒸気は、タービンロータ２２の軸方向にほぼ平行な方向に屈曲され、案内通路３４に導かれる。案内通路３４に導かれた逆流した蒸気の流れの大部分は、案内通路３４に直交するように設けられた流路３１ｂに直接流れることなく、慣性によって案内通路３４に沿って流れ、空洞部４０に流入する。なお、案内通路３４の流路断面積は、流路３１ｂの流路断面積よりも大きく構成されている。
【００５５】
空洞部４０に導かれた逆流した蒸気は、空洞部４０の排気通路側の開口部の圧力が、抽気口３０の圧力よりも小さくなるため、空洞部４０内を排気通路側に向かって流れ、排気通路に流出する。
【００５６】
第２の実施の形態の低圧蒸気タービン１２によれば、抽気管１６を介して給水加熱器１５から蒸気が逆流する際、蒸気通路２４に流出する流れの大部分は、空洞部４０を介して排気通路に流出する。そのため、逆流した蒸気が、抽気口３０近傍に位置する静翼２３や動翼２１に衝突することを回避することでき、静翼２３や動翼２１に作用する流体力変動を防止することができる。
【００５７】
（第３の実施の形態）
図６および図７は、第３の実施の形態の低圧蒸気タービン１２における、タービンロータ２２の軸方向に沿う蒸気通路の断面の一部を示した図である。
【００５８】
第３の実施の形態の低圧蒸気タービン１２では、上記した第１の実施の形態の低圧蒸気タービン１２と、給水加熱器１５から抽気管１６を介して逆流した蒸気が通る逆流蒸気流路５１を備えたことが異なるので、その点を主として説明する。
【００５９】
図６および図７に示すように、第３の実施の形態の低圧蒸気タービン１２において、静翼２３からなる翼列と、この翼列の直下流側に位置する、動翼２１からなる翼列とで構成される段落のうち、所定の段落間には、スリット状の抽気口３０が形成されている。この抽気口３０は、蒸気通路２４を流れる蒸気の一部を抽気するために、蒸気通路２４を構成する外周側の側壁となるケーシング２０の内壁に、周方向に亘って形成されている。
【００６０】
また、ケーシング２０の肉厚内には、抽気口３０を介して蒸気通路２４から抽気された蒸気を流動させるための抽気流路３１が形成されている。また、抽気流路３１の端部には、図９に示した構成と同様に、抽気された蒸気を給水加熱器１５に導くための抽気管１６が設けられている。
【００６１】
また、蒸気通路２４を構成する外周側の側壁となるケーシング２０の内壁に周方向に亘って、かつ抽気流路３１の一部を構成する、抽気口３０からケーシング２０の肉厚内に延びる流路３１ｂに隣接して、排出口５０を有する逆流蒸気流路５１が形成されている。この逆流蒸気流路５１は、抽気流路３１（流路３１ｂを含む）と連通されている。また、排出口５０には、逆流した蒸気を所定の方向に噴出可能な噴出ガイド５２が周方向に亘って設けられている。この噴出ガイド５２を設けることで、ケーシング２０の内壁との間にスリット状の噴出口５２ａが形成される。
【００６２】
ここで、図６に示された噴出ガイド５２は、逆流した蒸気を、蒸気通路２４を構成する外周側の側壁に沿う下流側の方向に噴出する構成を有している。また、図７に示された噴出ガイド５２は、逆流した蒸気を、蒸気通路２４を構成する外周側の側壁に沿うタービンロータ２２の回転方向に噴出する構成を有している。
【００６３】
また、抽気流路３１には、逆流した蒸気がタービンロータ２２の軸方向にほぼ直交するように流れる抽気流路３１の一部を一旦絞るとともに、逆流した蒸気を逆流蒸気流路５１に導くように、周方向に亘って案内部材３３が設けられている。絞り部３１ａは、図６および図７に示すように、絞り部３１ａの出口端面と逆流蒸気流路５１の入口端面とが対向するように形成されている。
【００６４】
次に、抽気流路３１および逆流蒸気流路５１における蒸気の流れについて説明する。
【００６５】
低圧蒸気タービン１２の通常運転時には、抽気口３０における圧力は、給水加熱器１５内の圧力より高いため、抽気口３０を介して蒸気通路２４を流れる蒸気の一部が抽気され、抽気流路３１（流路３１ｂを含む）、抽気管１６を介して給水加熱器１５に向かう蒸気の流れが生じる。すなわち、抽気口３０から蒸気通路２４を流れる蒸気の一部が抽気され、抽気流路３１、抽気管１６を介して給水加熱器１５に供給される。
【００６６】
なお、この際、抽気口３０と同様に、排出口５０における圧力は、給水加熱器１５内の圧力より高いため、噴出口５２ａによっても、蒸気通路２４を流れる蒸気の一部が抽気され、逆流蒸気流路５１、抽気流路３１、抽気管１６を介して給水加熱器１５に向かう蒸気の流れも生じる。
【００６７】
一方、低圧蒸気タービン１２において、負荷遮断時などの、蒸気通路２４を流れる蒸気流量が低下するときには、段落での負荷が小さくなり、排出口５０の圧力は復水器１３に近い負圧となる。そのため、噴出口５２ａや抽気口３０の圧力が、給水加熱器１５内の圧力より低くなり、給水加熱器１５内の水が沸騰して蒸発する。そして、その蒸発した蒸気が抽気管１６を通って抽気流路３１内に逆流する。なお、図６および図７には、この逆流する蒸気の流れを矢印で示している。
【００６８】
抽気流路３１内に逆流し、タービンロータ２２の軸方向にほぼ直交するように流れる蒸気は、絞り部３１ａでその流れが絞られる。この絞り部３１ａを通過した逆流した蒸気の大部分は、慣性によって直進し、逆流蒸気流路５１に流入する。なお、この際、上記したように、噴出口５２ａと同様に、抽気口３０の圧力は復水器１３に近い負圧となる。そのため、逆流した蒸気が、流路３１ｂ側に流入することもあるが、案内部材３３によって誘導された逆流した蒸気の大部分が、慣性によって逆流蒸気流路５１に流入するため、流路３１ｂ側に流入する流量は微量である。
【００６９】
逆流蒸気流路５１に流入した逆流した蒸気は、噴出ガイド５２の噴出口５２ａによって、蒸気通路２４内に所定の方向に噴出される。図６に示された低圧蒸気タービン１２では、噴出ガイド５２の噴出口５２ａによって、逆流した蒸気は、蒸気通路２４を構成する外周側の側壁に沿う下流側の方向に噴出される。一方、図７に示された低圧蒸気タービン１２では、噴出ガイド５２の噴出口５２ａによって、逆流した蒸気は、蒸気通路２４を構成する外周側の側壁に沿うタービンロータ２２の回転方向に噴出される。
【００７０】
なお、噴出ガイド５２の噴出口５２ａは、下流側の方向に向かって開口、またはタービンロータ２２の回転方向に向かって開口しているため、通常運転時に抽気を行う際、蒸気通路２４を流れる主流が、自ら噴出口５２ａに流入することはない。
【００７１】
上記したように、第３の実施の形態の低圧蒸気タービン１２によれば、抽気管１６を介して給水加熱器１５から蒸気が逆流する際、蒸気通路２４に流出する流れは、噴出ガイド５２を備えることで、蒸気通路２４を構成する外周側の側壁に沿う下流側の方向や、蒸気通路２４を構成する外周側の側壁に沿うタービンロータ２２の回転方向に噴出することができる。これによって、蒸気通路２４を流れる主流を大きく乱すことなく、逆流した蒸気を蒸気通路２４に噴出することができる。そのため、抽気口３０近傍に位置する静翼２３や動翼２１に作用する流体力変動を抑制することができる。
【００７２】
以上、本発明を一実施の形態により具体的に説明したが、本発明はこれらの実施の形態にのみ限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【符号の説明】
【００７３】
１…蒸気タービンシステム、１０…蒸気発生部、１１…高圧蒸気タービン、１２…低圧蒸気タービン、１３…復水器、１４…復水ポンプ、１５…給水加熱器、１６…抽気管、１７…発電機、２０…ケーシング、２１…動翼、２２…タービンロータ、２３…静翼、２４…蒸気通路、３０…抽気口、３１…抽気流路、３１ａ…絞り部、３１ｂ…流路、３２、４０…空洞部、３３…案内部材、３４…案内通路、５０…排出口、５１…逆流蒸気流路、５２…噴出ガイド、５２ａ…噴出口。
【図１】
2010265863.tif 000003
【図２】
2010265863.tif 000004
【図３】
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【図４】
2010265863.tif 000006
【図５】
2010265863.tif 000007
【図６】
2010265863.tif 000008
【図７】
2010265863.tif 000009
【図８】
2010265863.tif 000010
【図９】
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