(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気タービンにおける蒸気条件が湿り蒸気となるときに発生する湿り損失量を算出する蒸気タービンの湿り損失算出方法において、
静翼翼列および動翼翼列の各翼列の入口および出口における湿り度を算出するステップと、
（１）蒸気が翼列で過飽和膨張する際に発生する過飽和損失、（２）水滴の周りの蒸気が凝縮する際に発生する凝縮損失、（３）水滴と蒸気との速度差により発生する加速損失、（４）水滴が動翼の背側に衝突する際に発生する制動損失、（５）静翼および動翼の翼面に水滴が衝突する際に発生する捕捉損失および（６）動翼の翼面に水滴が付着した際に発生するポンプ損失とに、前記湿り損失を区分し、これらの（１）〜（６）の各損失中から、前記各翼列の入口および出口における蒸気の湿り度に基づいて、前記湿り損失量を算出するための損失を選択するステップと、
選択された各損失の損失量を算出するステップと
算出された各損失の損失量に基づいて、各翼列における湿り損失量を算出するステップと
を具備することを特徴とする蒸気タービンの湿り損失算出方法。
【請求項２】
前記各翼列の入口および出口における蒸気の湿り度に基づいて、前記湿り損失量を算出するための損失として前記（１）〜（６）の損失から選択する際の、湿り度の境界値をｙｗとするとき、
翼列の入口の湿り度ｙｉが０≦ｙｉ≦ｙｗ、かつ翼列の出口の湿り度ｙｏが０＜ｙｏ≦ｙｗの場合には、前記過飽和損失を、
翼列の入口の湿り度ｙｉが０≦ｙｉ≦ｙｗ、かつ翼列の出口の湿り度ｙｏがｙｏ＞ｙｗの場合には、前記過飽和損失、前記凝縮損失、前記加速損失、前記捕捉損失、前記ポンプ損失を、
翼列の入口の湿り度ｙｉがｙｉ＞ｙｗ、かつ翼列の出口の湿り度ｙｏがｙｏ＞ｙｗの場合には、前記凝縮損失、前記加速損失、前記制動損失、前記捕捉損失、前記ポンプ損失を、選択することを特徴とする請求項１記載の蒸気タービンの湿り損失算出方法。
【請求項３】
前記境界値ｙｗが、３％〜５％の湿り度の範囲内にあることを特徴とする請求項２記載の蒸気タービンの湿り損失算出方法。
【請求項４】
前記過飽和損失量は、翼列の断熱熱落差、過飽和効率および蒸気流量に基づいて算出され、
前記過飽和効率は、乾き比熱比、湿り比熱比、翼列の入口の圧力および翼列の出口の圧力に基づいて算出され、
前記乾き比熱比および前記湿り比熱比は、圧力、温度および湿り度の関数で与えられることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の蒸気タービンの湿り損失算出方法。
【請求項５】
前記乾き比熱比として、比熱比線図において、翼列に係る、膨張線と飽和蒸気線とが交わる位置の乾き側の比熱比を使用することを特徴とする請求項４記載の蒸気タービンの湿り損失算出方法。
【請求項６】
前記湿り比熱比として、比熱比線図において、翼列の、出口の圧力に相当する等圧線と出口の湿り度に相当する等湿り度線が交わる位置の比熱比を使用することを特徴とする請求項４または５記載の蒸気タービンの湿り損失算出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、蒸気タービンの湿り損失算出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、蒸気タービンにおける作動流体である蒸気は、高真空まで膨張するため、蒸気タービンの出口付近では、飽和蒸気線を越えて水滴を含む湿り蒸気となる。火力発電用の蒸気タービンでは、低圧最終段を含む複数の段落が、原子力発電用や地熱発電用の蒸気タービンでは、大半の段落が、湿り蒸気で作動している。
【０００３】
湿り蒸気で作動する際、タービン通路部で発生した水滴が成長するのに従い、乾き蒸気で作動するときには現れない性能および信頼性に関する問題が生じる。性能に関する問題として、水滴の発生、成長、挙動に起因する湿り損失、信頼性に関する問題として、水滴が高速で回転する動翼に衝突して生じる浸食などがある。
【０００４】
火力発電用の蒸気タービンの低圧段落や、原子力発電用の蒸気タービンの多数の段落において、全損失に対する湿り損失の占める割合は高い。そのため、これまでも、蒸気タービンにおける湿り損失を算出するための試みがなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１６８０２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記したように、全損失に対する湿り損失の占める割合は高いため、蒸気タービンの性能向上の観点から、湿り損失を精度よく算出することが重要な課題となっている。
【０００７】
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、蒸気タービンにおける湿り損失量を精度よく、かつ簡便に算出することができる蒸気タービンの湿り損失算出方法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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の実施形態の蒸気タービンの湿り損失算出方法は、蒸気タービンにおける蒸気条件が湿り蒸気となるときに発生する湿り損失量を算出する。この蒸気タービンの湿り損失算出方法では、まず、静翼翼列および動翼翼列の各翼列の入口および出口における湿り度を算出する。続いて、熱的損失として、（１）蒸気が翼列で過飽和膨張する際に発生する過飽和損失および（２）水滴の周りの蒸気が凝縮する際に発生する凝縮損失と、機械的損失として、（３）水滴と蒸気との速度差により発生する加速損失、（４）水滴が動翼の背側に衝突する際に発生する制動損失、（５）静翼および動翼の翼面に水滴が衝突する際に発生する捕捉損失および（６）動翼の翼面に水滴が付着した際に発生するポンプ損失とに、前記湿り損失を区分し、これらの（１）〜（６）の各損失中から、前記各翼列の入口および出口における蒸気の湿り度に基づいて、前記湿り損失量を算出するための損失を選択する。続いて、選択された各損失の損失量を算出し、算出された各損失の損失量に基づいて、各翼列における湿り損失量を算出する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る一実施の形態の、蒸気タービンの湿り損失算出方法に係る演算処理を実行するコンピュータの概要を示す構成図である。
【図２】本発明に係る一実施の形態の、蒸気タービンの湿り損失算出方法の手順を示す流れ図である。
【図３】実験的ウィルソン点のデータの概要を示すモリエル線図である。
【図４】エンタルピ−エントロピ（ｈ−ｓ）線図における膨張線を示す図である。
【図５】温度−エントロピ線図における比熱比線図である。
【図６】圧力比（翼列出口圧力／翼列入口圧力）が変化した場合の過飽和効率ηの特性を示す図である。
【図７】実測値に基づいて算出したタービン効率と、本発明に係る一実施の形態の、蒸気タービンの湿り損失算出方法により算出したタービン効率とを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１１】
図１は、本発明に係る一実施の形態の、蒸気タービンの湿り損失算出方法に係る演算処理を実行するコンピュータの概要を示す構成図である。図２は、本発明に係る一実施の形態の、蒸気タービンの湿り損失算出方法の手順を示す流れ図である。
【００１２】
図１に示すように、コンピュータは、主に、演算処理装置１０、入出力装置１１、記憶装置１２を備えている。このコンピュータにおいて、入出力装置１１から入力されたデータ、予め記憶装置１２に記憶されたデータ、これらのデータを使用して演算処理装置１０によって演算された演算結果などに基づいて、蒸気タービンの湿り損失量が算出される。
【００１３】
本発明に係る一実施の形態の、蒸気タービンの湿り損失算出方法においては、湿り損失量は、各静翼翼列ごとおよび各動翼翼列ごとに算出される。また、本発明に係る一実施の形態の、蒸気タービンの湿り損失算出方法においては、湿り損失を、熱的損失および機械的損失に区分し、さらに、熱的損失を、過飽和損失および凝縮損失に、機械的損失を、加速損失、制動損失、捕捉損失およびポンプ損失に区分している。
【００１４】
次に、本発明に係る一実施の形態の、蒸気タービンの湿り損失算出方法について、図２を参照して説明する。
【００１５】
入出力装置１１により、湿り損失量を算出しようとする段落数（静翼翼列および動翼翼列で１段落）、蒸気タービンの回転数、蒸気タービン入口における蒸気圧力および蒸気温度、蒸気タービン出口における蒸気圧力などの蒸気タービン全体の基本仕様要項が入力される。また、入出力装置１１により、各段落における蒸気流量、各段落の入口および出口の蒸気圧力、各段落の断熱熱落差、各段落における反動度などの段落の基本仕様要項が入力される。
【００１６】
また、各静翼翼列ごとや各動翼翼列ごとに設定され、湿り損失量を算出する際に使用される、凝縮係数Ｚｗ、加速損失速度比δａ、制動損失速度比δｂ、水分衝突率Ｚｉ、捕捉損失速度比δｃ、後縁堆積率Ｚｔ、静翼後縁堆積率Ｚｔｎ、翼面堆積率Ｚｂなどの係数は、予め記憶装置１２に記憶されている。なお、これらの各種係数の設定値を上記した基本仕様要項ともに入力するように構成してもよい。
【００１７】
蒸気タービンの湿り損失算出方法において、まず、演算処理装置１０は、上記した入力データなどに基づいて、湿り損失量を算出しようとする段落を構成する静翼翼列および動翼翼列の入口と出口における、蒸気の湿り度などを算出する（ステップＳ２０）。なお、ここでは、蒸気の湿り度とともに、蒸気の圧力やエンタルピなども算出される。
【００１８】
ここで、ステップＳ２０における演算において、静翼翼列入口エンタルピは、それよりも１段上流側の動翼翼列出口エンタルピを使用するが、動翼翼列出口エンタルピは、入口蒸気条件と各段落の断熱熱落差より得られる仮定値を用いている。なお、反動度は、設計条件などから定めた値を用いる。
【００１９】
続いて、演算処理装置１０は、算出された湿り度に基づいて湿り損失量を算出するための各種損失を、過飽和損失、凝縮損失、加速損失、制動損失、捕捉損失およびポンプ損失から選択する（ステップＳ２１）。
【００２０】
ここで、各損失について説明する。
【００２１】
過飽和損失は、飽和蒸気線近くの蒸気が翼列内で膨張する場合に、過飽和現象によって、過飽和現象が発生しない飽和膨張の場合よりも熱落差が小さくなり、平衡状態に戻る時のエントロピの増加によって発生する損失である。
【００２２】
蒸気タービンにおける蒸気通路で蒸気が膨張する場合、過飽和現象の後に発生する水滴核の周りに蒸気が凝縮して水滴が成長する。水滴の周りの蒸気は、水滴より温度が低く、水滴から蒸気へ熱が放出される。この熱交換は不可逆変化であるため損失が発生し、この損失が凝縮損失である。
【００２３】
翼後縁から水滴が噴霧する場合、水滴と蒸気との速度差により摩擦力が生じ、蒸気のエネルギの一部が摩擦損失となる。この損失が加速損失である。
【００２４】
ノズル後縁から噴霧した水滴が動翼に衝突する場合、水滴は動翼の背側に周速度に近い高速で衝突し、動翼の回転方向と逆向きの制動力が生じるため損失が発生する。この損失が制動損失である。なお、制動損失は、動翼で発生する湿り損失である。
【００２５】
翼面に水滴が衝突する場合、水滴が持つ運動エネルギが失われるため損失が発生する。この損失が捕捉損失である。
【００２６】
動翼面に水滴が付着する場合、付着した水滴がポンプ作用により外周側へ移動する際に動翼が水滴になす仕事分の損失が発生する。この損失がポンプ損失である。なお、ポンプ損失は、動翼で発生する湿り損失である。
【００２７】
ここで、表１は、湿り度に基づいて、選択される各種損失を示したものである。表１において、「１」は選択されること、「０」は選択されないことを意味している。また、蒸気の湿り度の境界値をｙｗで示している。また、表１に記載されている翼列とは、静翼翼列および動翼翼列のそれぞれの翼列を意味するものである。なお、前述したように、制動損失およびポンプ損失については動翼翼列に発生する損失である。
【００２８】
【表１】
0005606237.tif 000002
【００２９】
表１に示すように、蒸気条件が湿り域となっても、上記した各損失は同時に発生するものではなく、湿り度の範囲によって発生する損失が異なる。
【００３０】
例えば、翼列の入口の湿り度ｙｉが０≦ｙｉ≦ｙｗ、かつ翼列の出口の湿り度ｙｏが０＜ｙｏ≦ｙｗの場合には、過飽和損失が選択される。翼列の入口の湿り度ｙｉが０≦ｙｉ≦ｙｗ、かつ翼列の出口の湿り度ｙｏがｙｏ＞ｙｗの場合には、過飽和損失、凝縮損失、加速損失、捕捉損失、ポンプ損失が選択される。翼列の入口の湿り度ｙｉがｙｉ＞ｙｗ、かつ翼列の出口の湿り度ｙｏがｙｏ＞ｙｗの場合には、凝縮損失、加速損失、制動損失、捕捉損失、ポンプ損失が選択される。
【００３１】
上記したように、過飽和損失は、翼列の入口の湿り度ｙｉが０≦ｙｉ≦ｙｗ、かつ翼列の出口の湿り度ｙｏが０＜ｙｏ≦ｙｗの場合、または翼列の入口の湿り度ｙｉが０≦ｙｉ≦ｙｗ、かつ翼列の出口の湿り度ｙｏがｙｏ＞ｙｗの場合に選択され、翼列の入口の湿り度ｙｉがｙｉ＞ｙｗの場合には、上流側の翼列で過飽和現象が発生しているものとして、過飽和損失を選択していない。
【００３２】
凝縮損失は、ウィルソン点で水滴核が発生した後に、水滴核の周りの蒸気が凝縮する際の熱交換による損失であるため、翼列の出口の湿り度ｙｏがｙｏ＞ｙｗの場合に選択される。
【００３３】
機械的損失のうち、加速損失、捕捉損失、ポンプ損失は、翼列の出口の湿り度ｙｏがｙｏ＞ｙｗの場合に選択される。また、制動損失は、翼列の入口の湿り度ｙｉがｙｉ＞ｙｗの場合に選択される。これは、動翼で発生する制動損失は、動翼の上流側に位置する静翼の後縁から噴き千切れる粗大水滴が原因で発生し、動翼の入口の蒸気が十分な湿り度に達している場合に発生する損失と考えられるためである。
【００３４】
ここで、蒸気の湿り度の境界値をｙｗは、３％〜５％の湿り度の範囲内とすることが好ましい。ここで、図３は、実験的ウィルソン点のデータの概要を示すモリエル線図である。なお、図３に示すモリエル線図は、前述した特許文献１（特開２００９−１６８０２３号公報）の図２に示されたモリエル線図を引用するものである。
【００３５】
蒸気の湿り度の境界値ｙｗを３％〜５％とすることが好ましいとしたのは、図３に示すように、圧力レベルが変化しても、ウィルソン点は湿り度が３〜５％の間に存在するからである。
【００３６】
続いて、演算処理装置１０は、ステップＳ２０において算出された結果、入出力装置１１から入力されたデータ、予め記憶装置１２に記憶されたデータ、および次に示す各損失の算出式などに基づいて、選択された各損失の損失量を算出する（ステップＳ２２）。
【００３７】
過飽和損失、凝縮損失、加速損失、制動損失、捕捉損失、ポンプ損失における損失量の算出方法を次に示す。
【００３８】
（過飽和損失）
過飽和損失量Ｌｓは、次に示す式（１）によって算出される。
【００３９】
【数１】
0005606237.tif 000003
ここで、Δｈａｄは断熱熱落差、ηは過飽和効率、Ｇは蒸気流量である。
【００４０】
次に、過飽和効率ηについて説明する。
【００４１】
図４は、エンタルピ−エントロピ（ｈ−ｓ）線図における膨張線の一例を示す図である。図４に示すように、翼列入口圧力をｐ１、翼列入口エンタルピをｈ１として飽和蒸気線を横切って翼列出口圧力ｐ２まで膨張する場合、飽和膨張では、翼列出口エンタルピはｈ２ｅとなるが、過飽和膨張では、過飽和等圧線上のｈ２となる。さらに、過飽和状態から平衡状態に戻る過程でエントロピが増大する。前述した特許文献１（特開２００９−１６８０２３号公報）のように、過飽和損失の算出方法としてエントロピの増加量を計算する方法もあるが、この方法では、特定することが困難な微小水滴径が損失の要因となり、水滴径の大きさによって損失が大きく変化する傾向を示すため、設計計算には適していないと言える。このため、本発明においては、以下に示す方法を採用した。
【００４２】
過飽和膨張の場合には、湿り域に入っても直ぐには湿り蒸気の特性とならず、水滴核が発生するウィルソン点までは乾き蒸気の特性となる。乾き蒸気と湿り蒸気の特性の相違を乾き比熱比κｄと湿り比熱比κｗを使用して示し、過飽和効率ηを、断熱線図上のエンタルピｈ２ａ、ｈ２ｅａと断熱変化を仮定したエネルギ関係式（式（２）および式（３））から導かれる式（４）により定義する。
【００４３】
【数２】
0005606237.tif 000004
【００４４】
【数３】
0005606237.tif 000005
【００４５】
【数４】
0005606237.tif 000006
【００４６】
ここで、図５は、温度−エントロピ線図における比熱比線図である。この図５は、ASME INTERNATIONAL STEAM TABLES FOR INDUSTRIAL USE, p158に記載された比熱比線図を引用したものである。
【００４７】
図５に示すように、比熱比は、蒸気条件によって変化すること、特に、乾き域と湿り域の境界線となる飽和蒸気線付近で大きく変化することが特徴的である。そこで、上記した、式（２）〜式（４）における乾き比熱比κｄとして、膨張線と飽和蒸気線とが交わる位置の乾き側の比熱比を使用し、湿り比熱比κｗとして、翼列出口圧力と翼列出口湿り度とが交わる位置の比熱比を使用する。
【００４８】
なお、各蒸気条件による乾き比熱比κｄおよび湿り比熱比κｗは、図５に示す比熱比線図に基づいてデータ化され、予め記憶装置１２に記憶されている。そして、演算処理装置１０は、各蒸気条件に基づいて、記憶装置１２に記憶されている乾き比熱比κｄおよび湿り比熱比κｗを読み出して上記演算を実行する。
【００４９】
図６は、圧力比（翼列出口圧力／翼列入口圧力）が変化した場合の過飽和効率ηの特性を示す図である。なお、過飽和効率ηを算出する際の比熱比として、上記した乾き比熱比κｄおよび湿り比熱比κｗを使用した。
【００５０】
図６に示すように、圧力比が小さくなるほど過飽和効率は低下する傾向を示す。これは、圧力比が小さくなるほど、飽和膨張の場合の熱落差と過飽和膨張の場合の熱落差との差が大きくなることを示している。また、同じ圧力比でも圧力レベルの違いによって過飽和効率は変化し、圧力が低いほど過飽和効率は低下する傾向を示す。これは、圧力レベルによって、図５で求められる乾き比熱比κｄと湿り比熱比κｗが変化することが原因である。
【００５１】
上記したように、過飽和効率ηを算出する際、圧力、温度、湿り度の関数である、乾き比熱比κｄおよび湿り比熱比κｗを使用することで、より適正な比熱比を使用することができる。これによって、より正確な過飽和効率ηを算出することができる。
【００５２】
（凝縮損失）
凝縮損失量Ｌｑは、次に示す式（５）によって算出される。
【００５３】
【数５】
0005606237.tif 000007
ここで、ｈｆｇは潜熱、ΔＧｗは水分増加量、Ｚｗは損失量と凝縮水分の潜熱量との比で定義される凝縮係数である。潜熱ｈｆｇは次に示す式（６）によって、水分増加量ΔＧｗは次に示す式（７）によって算出される。
【００５４】
【数６】
0005606237.tif 000008
【００５５】
【数７】
0005606237.tif 000009
【００５６】
ここで、Ｇは蒸気流量、ｙ１は翼列入口湿り度、ｙ２は翼列出口湿り度である。また、ｈ”は飽和蒸気エンタルピ、ｈ’は飽和水エンタルピである。
【００５７】
（加速損失）
加速損失量Ｌａは、次に示す式（８）によって算出される。
【００５８】
【数８】
0005606237.tif 000010
ここで、Ｇｔは翼後縁水分量、Ｗは蒸気と水滴の相対速度、ＣＤは抗力係数であり、翼後縁水分量Ｇｔは、次に示す式（９）によって、相対速度は、次に示す式（１０）によって算出される。
【００５９】
【数９】
0005606237.tif 000011
【００６０】
【数１０】
0005606237.tif 000012
【００６１】
ここで、Ｇは蒸気流量、ｙは翼列出口における湿り度、Ｚｔは翼後縁水分量と通路部全体の水分量との比で定義される後縁堆積率である。また、Ｖｓ’は後流蒸気速度、Ｖｄａは水滴速度であり、後流蒸気速度Ｖｓ’は、次に示す式（１１）によって、水滴速度Ｖｄａは、次に示す式（１２）によって算出される。
【００６２】
【数１１】
0005606237.tif 000013
【００６３】
【数１２】
0005606237.tif 000014
【００６４】
ここで、Ｖｓは蒸気速度、δａは水滴速度と蒸気速度との比で定義される加速損失速度比、ｇは重力加速度、ｈｉは翼列入口エンタルピ、ｈｏは翼列出口入口エンタルピである。
【００６５】
また、抗力係数ＣＤは、次に示す式（１３）によって算出される。
【００６６】
【数１３】
0005606237.tif 000015
ここで、Ｒｅはレイノルズ数であり、次に示す式（１４）によって算出される。
【００６７】
【数１４】
0005606237.tif 000016
ここで、Ｗは蒸気と水滴の相対速度、ｄは粗大水滴直径、νは動粘性係数であり、粗大水滴直径ｄは、次に示す式（１５）によって算出される。
【００６８】
【数１５】
0005606237.tif 000017
ここで、ｇは重力加速度、ｖは比容積、Ｗｅはウェーバ数、σは表面張力、Ｗは相対速度である。
【００６９】
（制動損失）
制動損失量Ｌｂは、次に示す式（１６）によって算出される。
【００７０】
【数１６】
0005606237.tif 000018
ここで、Ｇｔは翼後縁水分量、Ｕは周速度、Ｗｉｍｐは水滴衝突速度であり、翼後縁水分量Ｇｔは、次に示す式（１７）によって、水滴衝突速度Ｗｉｍｐは、次に示す式（１８）によって算出される。
【００７１】
【数１７】
0005606237.tif 000019
【００７２】
【数１８】
0005606237.tif 000020
【００７３】
ここで、Ｇは蒸気流量、ｙ２は静翼翼列出口湿り度、Ｚｔｎは翼後縁水分量と通路部全体の水分量との比で定義される静翼後縁堆積率、Ｕは周速度、Ｖｄｂは水滴速度、αは流出角であり、水滴速度Ｖｄｂは、次に示す式（１９）によって算出される。
【００７４】
【数１９】
0005606237.tif 000021
ここで、Ｖｓは蒸気速度、δｂは水滴速度と蒸気速度との比で定義される制動損失速度比、ｇは重力加速度、ｈ１は静翼翼列入口エンタルピ、ｈ２は静翼翼列出口入口エンタルピである。
【００７５】
（捕捉損失）
捕捉損失量Ｌｃは、次に示す式（２０）によって算出される。
【００７６】
【数２０】
0005606237.tif 000022
ここで、Ｇｉは衝突水分量、Ｖｄｃは水滴速度であり、衝突水分量Ｇｉは、次に示す式（２１）によって、水滴速度Ｖｄｃは、次に示す式（２２）によって算出される。
【００７７】
【数２１】
0005606237.tif 000023
【００７８】
【数２２】
0005606237.tif 000024
【００７９】
ここで、Ｇは蒸気流量、ｙは翼列出口湿り度、Ｚｉは衝突水分量と通路部全体の水分量との比で定義される水分衝突率、Ｖｓは蒸気速度、δｃは水滴速度と蒸気速度との比で定義される捕捉損失速度比、ｇは重力加速度、ｈｉは翼列入口エンタルピ、ｈｏは翼列出口入口エンタルピである。
【００８０】
（ポンプ損失）
ポンプ損失量Ｌｐは、次に示す式（２３）によって算出される。
【００８１】
【数２３】
0005606237.tif 000025
ここで、Ｇｂは翼面堆積水分量、ＵＯは外周側周速度、ＵＩは内周側周速度であり、翼面堆積水分量Ｇｂは、次に示す式（２４）によって算出される。
【００８２】
【数２４】
0005606237.tif 000026
ここで、Ｇは蒸気流量、ｙ３は動翼翼列出口湿り度、Ｚｂは翼面堆積水分量と通路部全体の水分量との比で定義される翼面堆積率である。
【００８３】
なお、演算処理装置１０は、上記したステップＳ２２で算出された各損失における損失量の結果、ステップＳ２０における演算の結果などに基づいて、動翼翼列出口エンタルピを算出し、算出した動翼翼列出口エンタルピが所定の範囲の値となっているかを判定し、所定の範囲の値となっていない場合には、ステップＳ２０において仮定した動翼翼列出口エンタルピを修正して、再度、ステップＳ２０からの演算を実行する（図２のステップＳ２２からステップＳ２０への矢印）。
【００８４】
一方、算出した動翼翼列出口エンタルピが所定の範囲の値となっている場合には、上記したステップＳ２２で算出された各損失における損失の結果に基づいて、静翼翼列、動翼翼列、この静翼翼列および動翼翼列からなる段落における湿り損失量を算出する（ステップＳ２３）。湿り損失量は、各損失量を合計することによって算出される。
【００８５】
ここで、所定の範囲の値として、例えば、初期値と算出値の差が０．０１％の範囲を設定する。また、算出した動翼翼列出口エンタルピが所定範囲の値となっていない場合、ステップＳ２０において仮定した動翼翼列出口エンタルピの修正は、算出値を初期値に設定して実行される。
【００８６】
ステップＳ２３において、湿り損失量が算出され、一段落の静翼翼列および動翼翼列について湿り損失量の演算を終了した場合には、次の段落の静翼翼列および動翼翼列について、上記した方法と同様の方法で、ステップＳ２０からの処理を実行する。
【００８７】
上記したように、本発明に係る一実施の形態の、蒸気タービンの湿り損失算出方法によれば、湿り損失を現象別に各損失（過飽和損失、凝縮損失、加速損失、制動損失、捕捉損失、ポンプ損失）に区分し、各損失を蒸気条件に基づいて適用するか否かを判定することができる。また、これらの各損失の損失量を、蒸気条件、流体条件、通路部形状、翼形状の中から選択する複数の設計要因の関数として定式化することができる。
【００８８】
また、本発明に係る一実施の形態の、蒸気タービンの湿り損失算出方法は、蒸気タービンの流体解析や蒸気タービンの設計計算を行うシステムに適用することができる。なお、湿り損失として、翼面に水膜が形成されることによるプロファイル損失や、翼後縁から噴き千切れた粗大水滴が噴霧作用によって微細化する際の損失などもあるが、これらによる損失は比較的少ないと考え、上記した実施形態においては湿り損失に含めていない。なお、蒸気条件、流体条件などによって、これらの損失を含めることも可能である。
【００８９】
（湿り損失算出方法における算出結果の評価）
試験用タービンを使用して実測値に基づいて算出した３段落分のタービン効率と、この試験用タービンと同じモデルについて、本発明に係る一実施の形態の、蒸気タービンの湿り損失算出方法により算出した３段落分のタービン効率とを比較した。
【００９０】
図７は、実測値に基づいて算出したタービン効率と、本発明に係る一実施の形態の、蒸気タービンの湿り損失算出方法により算出したタービン効率とを示す図である。図７の横軸は、３段落分の湿り度を各段落の熱落差で重みを付けた段落平均湿り度を示している。
【００９１】
図７に示すように、実測値に基づいて算出したタービン効率と、本発明に係る一実施の形態の、蒸気タービンの湿り損失算出方法により算出したタービン効率とは、同様の傾向を示している。この結果から、本発明に係る一実施の形態の、蒸気タービンの湿り損失算出方法の有効性を検証することができた。
【００９２】
このように、本発明に係る一実施の形態の、蒸気タービンの湿り損失算出方法によれば、蒸気タービンにおける湿り損失量を精度よく、かつ簡便に算出することができる。
【００９３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００９４】
１０…演算処理装置、１１…入出力装置、１２…記憶装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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