(57)【要約】【課題】ロータ側と内側ケーシング側との間の隙間を適切な値に設定する。【解決手段】複数の動翼６を有するロータ２と、ロータ２との間に第一主流路１１を形成する内側ケーシング本体１５と、第一主流路１１に蒸気Ｓ１を供給する内側導入口１６と、を有する内側ケーシング３と、複数の静翼４と、内側ケーシング本体１５との間に第二主流路１２を形成する外側ケーシング本体２０と、内側導入口１６に蒸気Ｓ１を導入する外側導入口２２と、外側ケーシング本体２０の上部に設けられて排気蒸気Ｓ２を排出する上側排出口２３と、外側ケーシング本体２０の下部に設けられて排気蒸気Ｓ２を排出する下側排出口２４と、を有する外側ケーシング５と、排出される排気蒸気Ｓ２の流量を調整する上側弁７と、排出される排気蒸気Ｓ２の流量を調整する下側弁８と、上側弁７と下側弁８とを独立して制御可能な制御部９と、を有する蒸気タービン１を提供する。【選択図】図１
2018066364.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平方向に延びる軸線回りに回転するロータ本体と、前記ロータ本体の外周面に設けられている複数の動翼と、を有するロータと、
前記軸線を中心とする径方向の外側から前記ロータを覆い、前記ロータの外周面との間に蒸気が流通する第一主流路を形成している内側ケーシング本体と、前記第一主流路に前記蒸気を供給する内側導入口と、を有する内側ケーシングと、
前記内側ケーシングの内周面に複数設けられ、前記複数の動翼とともに前記第一主流路内に配置されている複数の静翼と、
前記内側ケーシングを前記径方向の外側から覆い、前記内側ケーシング本体の外周面との間に前記第一主流路と連通して排気蒸気が流通する第二主流路を形成している外側ケーシング本体と、前記内側導入口に前記蒸気を導入する外側導入口と、前記外側ケーシング本体の上部に設けられて前記第二主流路から前記排気蒸気を排出する上側排出口と、前記外側ケーシング本体の下部に設けられて前記第二主流路から前記排気蒸気を排出する下側排出口と、を有する外側ケーシングと、
前記上側排出口から排出される前記排気蒸気の流量を調整する上側弁と、
前記下側排出口から排出される前記排気蒸気の流量を調整する下側弁と、
前記上側弁と前記下側弁とを独立して制御可能な制御部と、を有する蒸気タービン。
【請求項２】
前記外側ケーシングは、前記外側ケーシング本体から水平方向の一方側及び水平方向の他方側に張り出し、架台により下方から支持されているフランジ部を有し、
前記制御部は、前記排気蒸気が所定の温度より高温の場合には、前記外側ケーシングの上部と下部とのうち、前記フランジ部の変形に伴い前記ロータ側に移動した方により多くの前記排気蒸気が流れるように前記上側弁と前記下側弁とを制御し、
排気蒸気が前記所定の温度より低温の場合には、前記外側ケーシングの上部と下部とのうち、前記フランジ部の変形に伴い前記ロータ側に移動した方とは反対の方により多くの前記排気蒸気が流れるように前記上側弁と前記下側弁とを制御する請求項１に記載の蒸気タービン。
【請求項３】
前記外側ケーシング本体の温度を計測するケーシング温度センサと、
前記フランジ部の温度を計測するフランジ部温度センサと、を有し、
前記外側ケーシングは、前記外側ケーシング本体から水平方向の一方側及び水平方向の他方側に張り出し、架台により下方から支持されているフランジ部を有し、
前記外側ケーシング本体は、上側に配置され下方に向かって開口する第一開口部を有する上側ケーシング本体と、下側に配置され上方に向かって開口する第二開口部を有する下側ケーシング本体とを有し、
前記フランジ部は、上側に配置され前記第一開口部から水平方向に張り出して前記架台により下方から支持されている上半フランジと、下側に配置され前記第二開口部から水平方向に張り出して前記上半フランジに締結されている下半フランジとを有し、
前記制御部は、
前記外側ケーシング本体の温度をＴｃ、前記フランジ部の温度をＴｆ、温度の第一閾値をＴｓｈ１、前記第一閾値Ｔｓｈ１より高い温度の第二閾値をＴｓｈ２とすると、
Ｔｃ−Ｔｆ＜Ｔｓｈ１の場合に、前記上側ケーシング本体と前記下側ケーシング本体とのうち前記下側ケーシング本体の側により多くの前記排気蒸気が流れるように前記上側弁及び前記下側弁を制御し、
Ｔｓｈ１≦Ｔｃ−Ｔｆ≦Ｔｓｈ２の場合に、前記上側弁及び前記下側弁を開け、
Ｔｓｈ２＜Ｔｃ−Ｔｆの場合に、前記上側ケーシング本体と前記下側ケーシング本体とのうち前記下側ケーシング本体の側により多くの前記排気蒸気が流れるように前記上側弁及び前記下側弁を制御する請求項１に記載の蒸気タービン。
【請求項４】
前記外側ケーシング本体の温度を計測するケーシング温度センサと、
前記フランジ部の温度を計測するフランジ部温度センサと、
前記排気蒸気の温度を計測する排気温度センサと、を有し、
前記外側ケーシングは、前記外側ケーシング本体から水平方向の一方側及び水平方向の他方側に張り出し、架台により下方から支持されているフランジ部を有し、
前記外側ケーシング本体は、上側に配置され下方に向かって開口する第一開口部を有する上側ケーシング本体と、下側に配置され上方に向かって開口する第二開口部を有する下側ケーシング本体とを有し、
前記フランジ部は、上側に配置され前記第一開口部から水平方向に張り出して前記架台により下方から支持されている上半フランジと、下側に配置され前記第二開口部から水平方向に張り出して前記上半フランジに締結されている下半フランジとを有し、
前記制御部は、前記外側ケーシング本体の温度をＴｃ、前記フランジ部の温度をＴｆ、温度の第一閾値をＴｓｈ１、前記第一閾値Ｔｓｈ１より高い温度の第二閾値をＴｓｈ２、前記排気蒸気の温度をＴｓｅ、温度の第三の閾値をＴｓｈ３とすると、
Ｔｃ−Ｔｆ＜Ｔｓｈ１、かつ、Ｔｃ−Ｔｓｅ＜Ｔｓｈ３の場合に、前記上側ケーシング本体と前記下側ケーシング本体とのうち前記上側ケーシング本体の側により多くの前記排気蒸気が流れるように前記上側弁及び前記下側弁を制御し、
Ｔｃ−Ｔｆ＜Ｔｓｈ１、かつ、Ｔｃ−Ｔｓｅ≧Ｔｓｈ３の場合に、前記上側ケーシング本体と前記下側ケーシング本体とのうち前記下側ケーシング本体の側により多くの前記排気蒸気が流れるように前記上側弁及び前記下側弁を制御し、
Ｔｓｈ１≦Ｔｃ−Ｔｆ≦Ｔｓｈ２の場合に、前記上側弁及び前記下側弁を開け、
Ｔｓｈ２＜Ｔｃ−Ｔｆ、かつ、Ｔｃ−Ｔｓｅ＜Ｔｓｈ３の場合に、前記上側ケーシング本体と前記下側ケーシング本体とのうち前記下側ケーシング本体の側により多くの前記排気蒸気が流れるように前記上側弁及び前記下側弁を制御し、
Ｔｓｈ２＜Ｔｃ−Ｔｆ、かつ、Ｔｃ−Ｔｓｅ≧Ｔｓｈ３の場合に、前記上側ケーシング本体と前記下側ケーシング本体とのうち前記上側ケーシング本体の側により多くの前記排気蒸気が流れるように前記上側弁及び前記下側弁を制御する請求項１に記載の蒸気タービン。
【請求項５】
前記外側ケーシング本体の温度を計測するケーシング温度センサと、
前記フランジ部の温度を計測するフランジ部温度センサと、を有し、
前記外側ケーシングは、前記外側ケーシング本体から水平方向の一方側及び水平方向の他方側に張り出し、架台により下方から支持されているフランジ部を有し、
前記外側ケーシング本体は、上側に配置され下方に向かって開口する第一開口部を有する上側ケーシング本体と、下側に配置され上方に向かって開口する第二開口部を有する下側ケーシング本体とを有し、
前記フランジ部は、下側に配置され前記第二開口部から水平方向に張り出して前記架台により下方から支持されている下半フランジと、上側に配置され前記第一開口部から水平方向に張り出して前記下半フランジに締結されている上半フランジとを有し、
前記制御部は、
前記外側ケーシング本体の温度をＴｃ、前記フランジ部の温度をＴｆ、温度の第一閾値をＴｓｈ１、前記第一閾値Ｔｓｈ１より高い温度の第二閾値をＴｓｈ２とすると、
Ｔｃ−Ｔｆ＜Ｔｓｈ１の場合に、前記上側ケーシング本体と前記下側ケーシング本体とのうち前記上側ケーシング本体の側により多くの前記排気蒸気が流れるように前記上側弁及び前記下側弁を制御し、
Ｔｓｈ１≦Ｔｃ−Ｔｆ≦Ｔｓｈ２の場合に、前記上側弁及び前記下側弁を開け、
Ｔｓｈ２＜Ｔｃ−Ｔｆの場合に、前記上側ケーシング本体と前記下側ケーシング本体とのうち前記上側ケーシング本体の側により多くの前記排気蒸気が流れるように前記上側弁及び前記下側弁を制御する請求項１に記載の蒸気タービン。
【請求項６】
前記外側ケーシング本体の温度を計測するケーシング温度センサと、
前記フランジ部の温度を計測するフランジ部温度センサと、
前記排気蒸気の温度を計測する排気温度センサと、を有し、
前記外側ケーシングは、前記外側ケーシング本体から水平方向の一方側及び水平方向の他方側に張り出し、架台により下方から支持されているフランジ部を有し、
前記外側ケーシング本体は、上側に配置され下方に向かって開口する第一開口部を有する上側ケーシング本体と、下側に配置され上方に向かって開口する第二開口部を有する下側ケーシング本体とを有し、
前記フランジ部は、下側に配置され前記第二開口部から水平方向に張り出して前記架台により下方から支持されている下半フランジと、上側に配置され前記第一開口部から水平方向に張り出して前記下半フランジに締結されている上半フランジとを有し、
前記制御部は、前記外側ケーシング本体の温度をＴｃ、前記フランジ部の温度をＴｆ、温度の第一閾値をＴｓｈ１、前記第一閾値Ｔｓｈ１より高い温度の第二閾値をＴｓｈ２、前記排気蒸気の温度をＴｓｅ、温度の第三の閾値をＴｓｈ３とすると、
Ｔｃ−Ｔｆ＜Ｔｓｈ１、かつ、Ｔｃ−Ｔｓｅ＜Ｔｓｈ３の場合に、前記上側ケーシング本体と前記下側ケーシング本体とのうち前記下側ケーシング本体の側により多くの前記排気蒸気が流れるように前記上側弁及び前記下側弁を制御し、
Ｔｃ−Ｔｆ＜Ｔｓｈ１、かつ、Ｔｃ−Ｔｓｅ≧Ｔｓｈ３の場合に、前記上側ケーシング本体と前記下側ケーシング本体とのうち前記上側ケーシング本体の側により多くの前記排気蒸気が流れるように前記上側弁及び前記下側弁を制御し、
Ｔｓｈ１≦Ｔｃ−Ｔｆ≦Ｔｓｈ２の場合に、前記上側弁及び前記下側弁を開け、
Ｔｓｈ２＜Ｔｃ−Ｔｆ、かつ、Ｔｃ−Ｔｓｅ＜Ｔｓｈ３の場合に、前記上側ケーシング本体と前記下側ケーシング本体とのうち前記上側ケーシング本体の側により多くの前記排気蒸気が流れるように前記上側弁及び前記下側弁を制御し、
Ｔｓｈ２＜Ｔｃ−Ｔｆ、かつ、Ｔｃ−Ｔｓｅ≧Ｔｓｈ３の場合に、前記上側ケーシング本体と前記下側ケーシング本体とのうち前記下側ケーシング本体の側により多くの前記排気蒸気が流れるように前記上側弁及び前記下側弁を制御する請求項１に記載の蒸気タービン。
【請求項７】
前記内側ケーシング本体の外周面と前記外側ケーシング本体とにわたって形成された平板状の部材であって、前記第二主流路を上下に分割する閉止板を有する請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の蒸気タービン。
【請求項８】
前記第一主流路から前記第二主流路との間の前記排気蒸気の流路面積を周方向に均一に制限し、前記軸線と直交する主面を有する板状をなす邪魔板を有する請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の蒸気タービン。
【請求項９】
水平方向に延びる軸線回りに回転するロータ本体と、前記ロータ本体の外周面に設けられている複数の動翼と、を有するロータと、
前記軸線を中心とする径方向の外側から前記ロータを覆い、前記ロータの外周面との間に蒸気が流通する第一主流路を形成している内側ケーシング本体と、前記第一主流路に前記蒸気を供給する内側導入口と、を有する内側ケーシングと、
前記内側ケーシングの内周面に複数設けられ、前記複数の動翼とともに前記第一主流路内に配置されている複数の静翼と、
前記内側ケーシングを前記径方向の外側から覆い、前記内側ケーシング本体の外周面との間に前記第一主流路と連通して排気蒸気が流通する第二主流路を形成している外側ケーシング本体と、前記内側導入口に前記蒸気を導入する外側導入口と、前記外側ケーシング本体の上部に設けられて前記第二主流路から前記排気蒸気を排出する上側排出口と、前記外側ケーシング本体の下部に設けられて前記第二主流路から前記排気蒸気を排出する下側排出口と、前記外側ケーシング本体から水平方向の一方側及び水平方向の他方側に張り出し、架台により下方から支持されているフランジ部と、を有する外側ケーシングであって、
前記外側ケーシング本体は、上側に配置され下方に向かって開口する第一開口部を有する上側ケーシング本体と、下側に配置され上方に向かって開口する第二開口部を有する下側ケーシング本体とを有し、
前記フランジ部は、上側に配置され前記第一開口部から水平方向に張り出して前記架台により下方から支持されている上半フランジと、下側に配置され前記第二開口部から水平方向に張り出して前記上半フランジに締結されている下半フランジとを有する外側ケーシングと、
前記上側排出口から排出される前記排気蒸気の流量を調整する上側弁と、
前記下側排出口から排出される前記排気蒸気の流量を調整する下側弁と、を有する蒸気タービンの制御方法であって、
前記外側ケーシング本体の温度をＴｃ、前記フランジ部の温度をＴｆ、温度の第一閾値をＴｓｈ１、前記第一閾値Ｔｓｈ１より高い温度の第二閾値をＴｓｈ２とすると、
Ｔｃ−Ｔｆ＜Ｔｓｈ１の場合に、前記上側ケーシング本体と前記下側ケーシング本体とのうち前記下側ケーシング本体の側により多くの前記排気蒸気が流れるように前記上側弁及び前記下側弁を制御し、
Ｔｓｈ１≦Ｔｃ−Ｔｆ≦Ｔｓｈ２の場合に、前記上側弁及び前記下側弁を開け、
Ｔｓｈ２＜Ｔｃ−Ｔｆの場合に、前記上側ケーシング本体と前記下側ケーシング本体とのうち前記下側ケーシング本体の側により多くの前記排気蒸気が流れるように前記上側弁及び前記下側弁を制御する蒸気タービンの制御方法。
【請求項１０】
水平方向に延びる軸線回りに回転するロータ本体と、前記ロータ本体の外周面に設けられている複数の動翼と、を有するロータと、
前記軸線を中心とする径方向の外側から前記ロータを覆い、前記ロータの外周面との間に蒸気が流通する第一主流路を形成している内側ケーシング本体と、前記第一主流路に前記蒸気を供給する内側導入口と、を有する内側ケーシングと、
前記内側ケーシングの内周面に複数設けられ、前記複数の動翼とともに前記第一主流路内に配置されている複数の静翼と、
前記内側ケーシングを前記径方向の外側から覆い、前記内側ケーシング本体の外周面との間に前記第一主流路と連通して排気蒸気が流通する第二主流路を形成している外側ケーシング本体と、前記内側導入口に前記蒸気を導入する外側導入口と、前記外側ケーシング本体の上部に設けられて前記第二主流路から前記排気蒸気を排出する上側排出口と、前記外側ケーシング本体の下部に設けられて前記第二主流路から前記排気蒸気を排出する下側排出口と、前記外側ケーシング本体から水平方向の一方側及び水平方向の他方側に張り出し、架台により下方から支持されているフランジ部と、を有する外側ケーシングであって、
前記外側ケーシング本体は、上側に配置され下方に向かって開口する第一開口部を有する上側ケーシング本体と、下側に配置され上方に向かって開口する第二開口部を有する下側ケーシング本体とを有し、
前記フランジ部は、上側に配置され前記第一開口部から水平方向に張り出して前記架台により下方から支持されている上半フランジと、下側に配置され前記第二開口部から水平方向に張り出して前記上半フランジに締結されている下半フランジとを有する外側ケーシングと、
前記上側排出口から排出される前記排気蒸気の流量を調整する上側弁と、
前記下側排出口から排出される前記排気蒸気の流量を調整する下側弁と、を有する蒸気タービンの制御方法であって、
前記外側ケーシング本体の温度をＴｃ、前記フランジ部の温度をＴｆ、温度の第一閾値をＴｓｈ１、前記第一閾値Ｔｓｈ１より高い温度の第二閾値をＴｓｈ２、前記排気蒸気の温度をＴｓｅ、温度の第三の閾値をＴｓｈ３とすると、
Ｔｃ−Ｔｆ＜Ｔｓｈ１、かつ、Ｔｃ−Ｔｓｅ＜Ｔｓｈ３の場合に、前記上側ケーシング本体と前記下側ケーシング本体とのうち前記上側ケーシング本体の側により多くの前記排気蒸気が流れるように前記上側弁及び前記下側弁を制御し、
Ｔｃ−Ｔｆ＜Ｔｓｈ１、かつ、Ｔｃ−Ｔｓｅ≧Ｔｓｈ３の場合に、前記上側ケーシング本体と前記下側ケーシング本体とのうち前記下側ケーシング本体の側により多くの前記排気蒸気が流れるように前記上側弁及び前記下側弁を制御し、
Ｔｓｈ１≦Ｔｃ−Ｔｆ≦Ｔｓｈ２の場合に、前記上側弁及び前記下側弁を開け、
Ｔｓｈ２＜Ｔｃ−Ｔｆ、かつ、Ｔｃ−Ｔｓｅ＜Ｔｓｈ３の場合に、前記上側ケーシング本体と前記下側ケーシング本体とのうち前記下側ケーシング本体の側により多くの前記排気蒸気が流れるように前記上側弁及び前記下側弁を制御し、
Ｔｓｈ２＜Ｔｃ−Ｔｆ、かつ、Ｔｃ−Ｔｓｅ≧Ｔｓｈ３の場合に、前記上側ケーシング本体と前記下側ケーシング本体とのうち前記上側ケーシング本体の側により多くの前記排気蒸気が流れるように前記上側弁及び前記下側弁を制御する蒸気タービンの制御方法。
【請求項１１】
水平方向に延びる軸線回りに回転するロータ本体と、前記ロータ本体の外周面に設けられている複数の動翼と、を有するロータと、
前記軸線を中心とする径方向の外側から前記ロータを覆い、前記ロータの外周面との間に蒸気が流通する第一主流路を形成している内側ケーシング本体と、前記第一主流路に前記蒸気を供給する内側導入口と、を有する内側ケーシングと、
前記内側ケーシングの内周面に複数設けられ、前記複数の動翼とともに前記第一主流路内に配置されている複数の静翼と、
前記内側ケーシングを前記径方向の外側から覆い、前記内側ケーシング本体の外周面との間に前記第一主流路と連通して排気蒸気が流通する第二主流路を形成している外側ケーシング本体と、前記内側導入口に前記蒸気を導入する外側導入口と、前記外側ケーシング本体の上部に設けられて前記第二主流路から前記排気蒸気を排出する上側排出口と、前記外側ケーシング本体の下部に設けられて前記第二主流路から前記排気蒸気を排出する下側排出口と、前記外側ケーシング本体から水平方向の一方側及び水平方向の他方側に張り出し、架台により下方から支持されているフランジ部と、を有する外側ケーシングであって、
前記外側ケーシング本体は、上側に配置され下方に向かって開口する第一開口部を有する上側ケーシング本体と、下側に配置され上方に向かって開口する第二開口部を有する下側ケーシング本体とを有し、
前記フランジ部は、下側に配置され前記第二開口部から水平方向に張り出して前記架台により下方から支持されている下半フランジと、上側に配置され前記第一開口部から水平方向に張り出して前記下半フランジに締結されている上半フランジとを有する外側ケーシングと、
前記上側排出口から排出される前記排気蒸気の流量を調整する上側弁と、
前記下側排出口から排出される前記排気蒸気の流量を調整する下側弁と、を有する蒸気タービンの制御方法であって、
前記外側ケーシング本体の温度をＴｃ、前記フランジ部の温度をＴｆ、温度の第一閾値をＴｓｈ１、前記第一閾値Ｔｓｈ１より高い温度の第二閾値をＴｓｈ２とすると、
Ｔｃ−Ｔｆ＜Ｔｓｈ１の場合に、前記上側ケーシング本体と前記下側ケーシング本体とのうち前記上側ケーシング本体の側により多くの前記排気蒸気が流れるように前記上側弁及び前記下側弁を制御し、
Ｔｓｈ１≦Ｔｃ−Ｔｆ≦Ｔｓｈ２の場合に、前記上側弁及び前記下側弁を開け、
Ｔｓｈ２＜Ｔｃ−Ｔｆの場合に、前記上側ケーシング本体と前記下側ケーシング本体とのうち前記上側ケーシング本体の側により多くの前記排気蒸気が流れるように前記上側弁及び前記下側弁を制御する蒸気タービンの制御方法。
【請求項１２】
水平方向に延びる軸線回りに回転するロータ本体と、前記ロータ本体の外周面に設けられている複数の動翼と、を有するロータと、
前記軸線を中心とする径方向の外側から前記ロータを覆い、前記ロータの外周面との間に蒸気が流通する第一主流路を形成している内側ケーシング本体と、前記第一主流路に前記蒸気を供給する内側導入口と、を有する内側ケーシングと、
前記内側ケーシングの内周面に複数設けられ、前記複数の動翼とともに前記第一主流路内に配置されている複数の静翼と、
前記内側ケーシングを前記径方向の外側から覆い、前記内側ケーシング本体の外周面との間に前記第一主流路と連通して排気蒸気が流通する第二主流路を形成している外側ケーシング本体と、前記内側導入口に前記蒸気を導入する外側導入口と、前記外側ケーシング本体の上部に設けられて前記第二主流路から前記排気蒸気を排出する上側排出口と、前記外側ケーシング本体の下部に設けられて前記第二主流路から前記排気蒸気を排出する下側排出口と、前記外側ケーシング本体から水平方向の一方側及び水平方向の他方側に張り出し、架台により下方から支持されているフランジ部と、を有する外側ケーシングであって、
前記外側ケーシング本体は、上側に配置され下方に向かって開口する第一開口部を有する上側ケーシング本体と、下側に配置され上方に向かって開口する第二開口部を有する下側ケーシング本体とを有し、
前記フランジ部は、下側に配置され前記第二開口部から水平方向に張り出して前記架台により下方から支持されている下半フランジと、上側に配置され前記第一開口部から水平方向に張り出して前記下半フランジに締結されている上半フランジとを有する外側ケーシングと、
前記上側排出口から排出される前記排気蒸気の流量を調整する上側弁と、
前記下側排出口から排出される前記排気蒸気の流量を調整する下側弁と、を有する蒸気タービンの制御方法であって、
前記外側ケーシング本体の温度をＴｃ、前記フランジ部の温度をＴｆ、温度の第一閾値をＴｓｈ１、前記第一閾値Ｔｓｈ１より高い温度の第二閾値をＴｓｈ２、前記排気蒸気の温度をＴｓｅ、温度の第三の閾値をＴｓｈ３とすると、
Ｔｃ−Ｔｆ＜Ｔｓｈ１、かつ、Ｔｃ−Ｔｓｅ＜Ｔｓｈ３の場合に、前記上側ケーシング本体と前記下側ケーシング本体とのうち前記下側ケーシング本体の側により多くの前記排気蒸気が流れるように前記上側弁及び前記下側弁を制御し、
Ｔｃ−Ｔｆ＜Ｔｓｈ１、かつ、Ｔｃ−Ｔｓｅ≧Ｔｓｈ３の場合に、前記上側ケーシング本体と前記下側ケーシング本体とのうち前記上側ケーシング本体の側により多くの前記排気蒸気が流れるように前記上側弁及び前記下側弁を制御し、
Ｔｓｈ１≦Ｔｃ−Ｔｆ≦Ｔｓｈ２の場合に、前記上側弁及び前記下側弁を開け、
Ｔｓｈ２＜Ｔｃ−Ｔｆ、かつ、Ｔｃ−Ｔｓｅ＜Ｔｓｈ３の場合に、前記上側ケーシング本体と前記下側ケーシング本体とのうち前記上側ケーシング本体の側により多くの前記排気蒸気が流れるように前記上側弁及び前記下側弁を制御し、
Ｔｓｈ２＜Ｔｃ−Ｔｆ、かつ、Ｔｃ−Ｔｓｅ≧Ｔｓｈ３の場合に、前記上側ケーシング本体と前記下側ケーシング本体とのうち前記下側ケーシング本体の側により多くの前記排気蒸気が流れるように前記上側弁及び前記下側弁を制御する蒸気タービンの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気タービン及び蒸気タービンの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービンは、軸線を中心として回転するロータと、このロータを覆うケーシングとを備えている。ロータは、軸線を中心として軸線方向に延びるロータ軸の周りに複数配置された動翼を有している。ケーシングには、動翼の上流側でロータ周りに複数配置された静翼が設けられている。
【０００３】
例えば特許文献１には、静翼が取り付けられる内側ケーシングと、内側ケーシングを外側から覆う外側ケーシングとを有する蒸気タービンが記載されている。この蒸気タービンでは、外側ケーシングと内側ケーシングとの間に、内側ケーシングとロータとの間の作動蒸気流路を流れた作動蒸気を流通させる流路が形成されている。これにより、外側ケーシング及び内側ケーシングが、流路を流れる作動蒸気によって冷却されたり加熱されたりする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１０７６１８号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Brilliant, H. M., and Tolpadi, A. K., “ANALYTICAL APPROACH TO STEAM TURBINE HEAT TRANSFER IN A COMBINED CYCLE POWER PLANT”, ASME-Paper GT2004-53387.
【非特許文献２】Quinkertz, R., Thiemann, T., and Gierse, K., “VALIDATION OF ADVANCED STEAM TURBINE TECHNOLOGY - A CASE STUDY OF AN ULTRA SUPER CRITICAL STEAM TURBINE POWER PLANT”, ASME Paper GT2011-45816.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記のように外側ケーシングと内側ケーシングとの間に蒸気の流通する流路を形成する場合であっても、蒸気タービンの運転状況によっては、動翼の先端と内側ケーシングの内周面との間の隙間や静翼の先端とロータとの間の隙間が不用意に狭まってしまう可能性がある。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ロータ側と内側ケーシング側との間の隙間を適切な値に設定することができる蒸気タービン及び蒸気タービンの制御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】
本発明の第一の態様によれば、蒸気タービンは、水平方向に延びる軸線回りに回転するロータ本体と、前記ロータ本体の外周面に設けられている複数の動翼と、を有するロータと、前記軸線を中心とする径方向の外側から前記ロータを覆い、前記ロータの外周面との間に蒸気が流通する第一主流路を形成している内側ケーシング本体と、前記第一主流路に前記蒸気を供給する内側導入口と、を有する内側ケーシングと、前記内側ケーシングの内周面に複数設けられ、前記複数の動翼とともに前記第一主流路内に配置されている複数の静翼と、前記内側ケーシングを前記径方向の外側から覆い、前記内側ケーシング本体の外周面との間に前記第一主流路と連通して排気蒸気が流通する第二主流路を形成している外側ケーシング本体と、前記内側導入口に前記蒸気を導入する外側導入口と、前記外側ケーシング本体の上部に設けられて前記第二主流路から前記排気蒸気を排出する上側排出口と、前記外側ケーシング本体の下部に設けられて前記第二主流路から前記排気蒸気を排出する下側排出口と、を有する外側ケーシングと、前記上側排出口から排出される前記排気蒸気の流量を調整する上側弁と、前記下側排出口から排出される前記排気蒸気の流量を調整する下側弁と、前記上側弁と前記下側弁とを独立して制御可能な制御部と、を有する蒸気タービン。
【０００９】
このような構成によれば、上側弁と下側弁を独立に制御することによって、外側ケーシングの上部と下部とのうち一方により多くの排気蒸気を流すように制御をすることができる。蒸気タービンの運転状況に応じて外側ケーシングの上部又は下部に高温又は低温の排気蒸気をより多く流すことによって、外側ケーシングの変形を促してロータと内側ケーシングとの間のクリアランスを適切な値に設定することができる。
【００１０】
上記蒸気タービンにおいて、前記外側ケーシングは、前記外側ケーシング本体から水平方向の一方側及び水平方向の他方側に張り出し、架台により下方から支持されているフランジ部を有し、前記制御部は、前記排気蒸気が所定の温度より高温の場合には、前記外側ケーシングの上部と下部とのうち、前記フランジ部の変形に伴い前記ロータ側に移動した方により多くの前記排気蒸気が流れるように前記上側弁と前記下側弁とを制御し、排気蒸気が前記所定の温度より低温の場合には、前記外側ケーシングの上部と下部とのうち、前記フランジ部の変形に伴い前記ロータ側に移動した方とは反対の方により多くの前記排気蒸気が流れるように前記上側弁と前記下側弁とを制御してよい。
【００１１】
このような構成によれば、排気蒸気を用いて、外側ケーシングにおける、外側ケーシングがロータ側に移動した方を膨張、または、外側ケーシングがロータ側に移動した方とは反対の方を収縮させることによって、ロータと内側ケーシングとの間の隙間を適切な値に設定することができる。
【００１２】
上記蒸気タービンにおいて、前記外側ケーシング本体の温度を計測するケーシング温度センサと、前記フランジ部の温度を計測するフランジ部温度センサと、を有し、前記外側ケーシングは、前記外側ケーシング本体から水平方向の一方側及び水平方向の他方側に張り出し、架台により下方から支持されているフランジ部を有し、前記外側ケーシング本体は、上側に配置され下方に向かって開口する第一開口部を有する上側ケーシング本体と、下側に配置され上方に向かって開口する第二開口部を有する下側ケーシング本体とを有し、前記フランジ部は、上側に配置され前記第一開口部から水平方向に張り出して前記架台により下方から支持されている上半フランジと、下側に配置され前記第二開口部から水平方向に張り出して前記上半フランジに締結されている下半フランジとを有し、前記制御部は、前記外側ケーシング本体の温度をＴｃ、前記フランジ部の温度をＴｆ、温度の第一閾値をＴｓｈ１、前記第一閾値Ｔｓｈ１より高い温度の第二閾値をＴｓｈ２とすると、Ｔｃ−Ｔｆ＜Ｔｓｈ１の場合に、前記上側ケーシング本体と前記下側ケーシング本体とのうち前記下側ケーシング本体の側により多くの前記排気蒸気が流れるように前記上側弁及び前記下側弁を制御し、Ｔｓｈ１≦Ｔｃ−Ｔｆ≦Ｔｓｈ２の場合に、前記上側弁及び前記下側弁を開け、Ｔｓｈ２＜Ｔｃ−Ｔｆの場合に、前記上側ケーシング本体と前記下側ケーシング本体とのうち前記下側ケーシング本体の側により多くの前記排気蒸気が流れるように前記上側弁及び前記下側弁を制御してよい。
【００１３】
このような構成によれば、各部の温度を参照して制御を行うことによって、より正確な制御が可能となる。
【００１４】
上記蒸気タービンにおいて、前記外側ケーシング本体の温度を計測するケーシング温度センサと、前記フランジ部の温度を計測するフランジ部温度センサと、前記排気蒸気の温度を計測する排気温度センサと、を有し、前記外側ケーシングは、前記外側ケーシング本体から水平方向の一方側及び水平方向の他方側に張り出し、架台により下方から支持されているフランジ部を有し、前記外側ケーシング本体は、上側に配置され下方に向かって開口する第一開口部を有する上側ケーシング本体と、下側に配置され上方に向かって開口する第二開口部を有する下側ケーシング本体とを有し、前記フランジ部は、上側に配置され前記第一開口部から水平方向に張り出して前記架台により下方から支持されている上半フランジと、下側に配置され前記第二開口部から水平方向に張り出して前記上半フランジに締結されている下半フランジとを有し、前記制御部は、前記外側ケーシング本体の温度をＴｃ、前記フランジ部の温度をＴｆ、温度の第一閾値をＴｓｈ１、前記第一閾値Ｔｓｈ１より高い温度の第二閾値をＴｓｈ２、前記排気蒸気の温度をＴｓｅ、温度の第三の閾値をＴｓｈ３とすると、Ｔｃ−Ｔｆ＜Ｔｓｈ１、かつ、Ｔｃ−Ｔｓｅ＜Ｔｓｈ３の場合に、前記上側ケーシング本体と前記下側ケーシング本体とのうち前記上側ケーシング本体の側により多くの前記排気蒸気が流れるように前記上側弁及び前記下側弁を制御し、Ｔｃ−Ｔｆ＜Ｔｓｈ１、かつ、Ｔｃ−Ｔｓｅ≧Ｔｓｈ３の場合に、前記上側ケーシング本体と前記下側ケーシング本体とのうち前記下側ケーシング本体の側により多くの前記排気蒸気が流れるように前記上側弁及び前記下側弁を制御し、Ｔｓｈ１≦Ｔｃ−Ｔｆ≦Ｔｓｈ２の場合に、前記上側弁及び前記下側弁を開け、Ｔｓｈ２＜Ｔｃ−Ｔｆ、かつ、Ｔｃ−Ｔｓｅ＜Ｔｓｈ３の場合に、前記上側ケーシング本体と前記下側ケーシング本体とのうち前記下側ケーシング本体の側により多くの前記排気蒸気が流れるように前記上側弁及び前記下側弁を制御し、Ｔｓｈ２＜Ｔｃ−Ｔｆ、かつ、Ｔｃ−Ｔｓｅ≧Ｔｓｈ３の場合に、前記上側ケーシング本体と前記下側ケーシング本体とのうち前記上側ケーシング本体の側により多くの前記排気蒸気が流れるように前記上側弁及び前記下側弁を制御してよい。
【００１５】
このような構成によれば、排気蒸気の温度を判断基準に加えることにより、運転状態が切り替わった等の理由で排気温度の温度が想定とはことなった場合においても、的確な制御を行うことができる。
【００１６】
上記蒸気タービンにおいて、前記外側ケーシング本体の温度を計測するケーシング温度センサと、前記フランジ部の温度を計測するフランジ部温度センサと、を有し、前記外側ケーシングは、前記外側ケーシング本体から水平方向の一方側及び水平方向の他方側に張り出し、架台により下方から支持されているフランジ部を有し、前記外側ケーシング本体は、上側に配置され下方に向かって開口する第一開口部を有する上側ケーシング本体と、下側に配置され上方に向かって開口する第二開口部を有する下側ケーシング本体とを有し、前記フランジ部は、下側に配置され前記第二開口部から水平方向に張り出して前記架台により下方から支持されている下半フランジと、上側に配置され前記第一開口部から水平方向に張り出して前記下半フランジに締結されている上半フランジとを有し、前記制御部は、前記外側ケーシング本体の温度をＴｃ、前記フランジ部の温度をＴｆ、温度の第一閾値をＴｓｈ１、前記第一閾値Ｔｓｈ１より高い温度の第二閾値をＴｓｈ２とすると、Ｔｃ−Ｔｆ＜Ｔｓｈ１の場合に、前記上側ケーシング本体と前記下側ケーシング本体とのうち前記上側ケーシング本体の側により多くの前記排気蒸気が流れるように前記上側弁及び前記下側弁を制御し、Ｔｓｈ１≦Ｔｃ−Ｔｆ≦Ｔｓｈ２の場合に、前記上側弁及び前記下側弁を開け、Ｔｓｈ２＜Ｔｃ−Ｔｆの場合に、前記上側ケーシング本体と前記下側ケーシング本体とのうち前記上側ケーシング本体の側により多くの前記排気蒸気が流れるように前記上側弁及び前記下側弁を制御してよい。
【００１７】
上記蒸気タービンにおいて、前記外側ケーシング本体の温度を計測するケーシング温度センサと、前記フランジ部の温度を計測するフランジ部温度センサと、前記排気蒸気の温度を計測する排気温度センサと、を有し、前記外側ケーシングは、前記外側ケーシング本体から水平方向の一方側及び水平方向の他方側に張り出し、架台により下方から支持されているフランジ部を有し、前記外側ケーシング本体は、上側に配置され下方に向かって開口する第一開口部を有する上側ケーシング本体と、下側に配置され上方に向かって開口する第二開口部を有する下側ケーシング本体とを有し、前記フランジ部は、下側に配置され前記第二開口部から水平方向に張り出して前記架台により下方から支持されている下半フランジと、上側に配置され前記第一開口部から水平方向に張り出して前記下半フランジに締結されている上半フランジとを有し、前記制御部は、前記外側ケーシング本体の温度をＴｃ、前記フランジ部の温度をＴｆ、温度の第一閾値をＴｓｈ１、前記第一閾値Ｔｓｈ１より高い温度の第二閾値をＴｓｈ２、前記排気蒸気の温度をＴｓｅ、温度の第三の閾値をＴｓｈ３とすると、Ｔｃ−Ｔｆ＜Ｔｓｈ１、かつ、Ｔｃ−Ｔｓｅ＜Ｔｓｈ３の場合に、前記上側ケーシング本体と前記下側ケーシング本体とのうち前記下側ケーシング本体の側により多くの前記排気蒸気が流れるように前記上側弁及び前記下側弁を制御し、Ｔｃ−Ｔｆ＜Ｔｓｈ１、かつ、Ｔｃ−Ｔｓｅ≧Ｔｓｈ３の場合に、前記上側ケーシング本体と前記下側ケーシング本体とのうち前記上側ケーシング本体の側により多くの前記排気蒸気が流れるように前記上側弁及び前記下側弁を制御し、Ｔｓｈ１≦Ｔｃ−Ｔｆ≦Ｔｓｈ２の場合に、前記上側弁及び前記下側弁を開け、Ｔｓｈ２＜Ｔｃ−Ｔｆ、かつ、Ｔｃ−Ｔｓｅ＜Ｔｓｈ３の場合に、前記上側ケーシング本体と前記下側ケーシング本体とのうち前記上側ケーシング本体の側により多くの前記排気蒸気が流れるように前記上側弁及び前記下側弁を制御し、Ｔｓｈ２＜Ｔｃ−Ｔｆ、かつ、Ｔｃ−Ｔｓｅ≧Ｔｓｈ３の場合に、前記上側ケーシング本体と前記下側ケーシング本体とのうち前記下側ケーシング本体の側により多くの前記排気蒸気が流れるように前記上側弁及び前記下側弁を制御してよい。
【００１８】
上記蒸気タービンにおいて、前記内側ケーシング本体の外周面と前記外側ケーシング本体とにわたって形成された平板状の部材であって、前記第二主流路を上下に分割する閉止板を有してよい。
【００１９】
このような構成によれば、上側弁と下側弁の切り替えによる、蒸気タービンの排気蒸気の流れを確実に切り替えることができる。
【００２０】
上記蒸気タービンにおいて、前記第一主流路から前記第二主流路との間の前記排気蒸気の流路面積を周方向に均一に制限し、前記軸線と直交する主面を有する板状をなす邪魔板を有してよい。
【００２１】
このような構成によれば、排気蒸気が狭い隙間を介して流れることによって、排気蒸気の流れがより周方向に均一な流れとなる。これにより、排気蒸気の周方向の流量に斑が生じるのを抑制することができる。
【００２２】
本発明の第二の態様によれば、蒸気タービンの制御方法は、水平方向に延びる軸線回りに回転するロータ本体と、前記ロータ本体の外周面に設けられている複数の動翼と、を有するロータと、前記軸線を中心とする径方向の外側から前記ロータを覆い、前記ロータの外周面との間に蒸気が流通する第一主流路を形成している内側ケーシング本体と、前記第一主流路に前記蒸気を供給する内側導入口と、を有する内側ケーシングと、前記内側ケーシングの内周面に複数設けられ、前記複数の動翼とともに前記第一主流路内に配置されている複数の静翼と、前記内側ケーシングを前記径方向の外側から覆い、前記内側ケーシング本体の外周面との間に前記第一主流路と連通して排気蒸気が流通する第二主流路を形成している外側ケーシング本体と、前記内側導入口に前記蒸気を導入する外側導入口と、前記外側ケーシング本体の上部に設けられて前記第二主流路から前記排気蒸気を排出する上側排出口と、前記外側ケーシング本体の下部に設けられて前記第二主流路から前記排気蒸気を排出する下側排出口と、前記外側ケーシング本体から水平方向の一方側及び水平方向の他方側に張り出し、架台により下方から支持されているフランジ部と、を有する外側ケーシングであって、前記外側ケーシング本体は、上側に配置され下方に向かって開口する第一開口部を有する上側ケーシング本体と、下側に配置され上方に向かって開口する第二開口部を有する下側ケーシング本体とを有し、前記フランジ部は、上側に配置され前記第一開口部から水平方向に張り出して前記架台により下方から支持されている上半フランジと、下側に配置され前記第二開口部から水平方向に張り出して前記上半フランジに締結されている下半フランジとを有する外側ケーシングと、前記上側排出口から排出される前記排気蒸気の流量を調整する上側弁と、前記下側排出口から排出される前記排気蒸気の流量を調整する下側弁と、を有する蒸気タービンの制御方法であって、前記外側ケーシング本体の温度をＴｃ、前記フランジ部の温度をＴｆ、温度の第一閾値をＴｓｈ１、前記第一閾値Ｔｓｈ１より高い温度の第二閾値をＴｓｈ２とすると、Ｔｃ−Ｔｆ＜Ｔｓｈ１の場合に、前記上側ケーシング本体と前記下側ケーシング本体とのうち前記下側ケーシング本体の側により多くの前記排気蒸気が流れるように前記上側弁及び前記下側弁を制御し、Ｔｓｈ１≦Ｔｃ−Ｔｆ≦Ｔｓｈ２の場合に、前記上側弁及び前記下側弁を開け、Ｔｓｈ２＜Ｔｃ−Ｔｆの場合に、前記上側ケーシング本体と前記下側ケーシング本体とのうち前記下側ケーシング本体の側により多くの前記排気蒸気が流れるように前記上側弁及び前記下側弁を制御する。
【００２３】
本発明の第三の態様によれば、蒸気タービンの制御方法は、上記蒸気タービンの制御方法において、Ｔｃ−Ｔｆ＜Ｔｓｈ１、かつ、Ｔｃ−Ｔｓｅ＜Ｔｓｈ３の場合に、前記上側ケーシング本体と前記下側ケーシング本体とのうち前記上側ケーシング本体の側により多くの前記排気蒸気が流れるように前記上側弁及び前記下側弁を制御し、Ｔｃ−Ｔｆ＜Ｔｓｈ１、かつ、Ｔｃ−Ｔｓｅ≧Ｔｓｈ３の場合に、前記上側ケーシング本体と前記下側ケーシング本体とのうち前記下側ケーシング本体の側により多くの前記排気蒸気が流れるように前記上側弁及び前記下側弁を制御し、Ｔｓｈ１≦Ｔｃ−Ｔｆ≦Ｔｓｈ２の場合に、前記上側弁及び前記下側弁を開け、Ｔｓｈ２＜Ｔｃ−Ｔｆ、かつ、Ｔｃ−Ｔｓｅ＜Ｔｓｈ３の場合に、前記上側ケーシング本体と前記下側ケーシング本体とのうち前記下側ケーシング本体の側により多くの前記排気蒸気が流れるように前記上側弁及び前記下側弁を制御し、Ｔｓｈ２＜Ｔｃ−Ｔｆ、かつ、Ｔｃ−Ｔｓｅ≧Ｔｓｈ３の場合に、前記上側ケーシング本体と前記下側ケーシング本体とのうち前記上側ケーシング本体の側により多くの前記排気蒸気が流れるように前記上側弁及び前記下側弁を制御する。
【００２４】
本発明の第四の態様によれば、蒸気タービンの制御方法は、水平方向に延びる軸線回りに回転するロータ本体と、前記ロータ本体の外周面に設けられている複数の動翼と、を有するロータと、前記軸線を中心とする径方向の外側から前記ロータを覆い、前記ロータの外周面との間に蒸気が流通する第一主流路を形成している内側ケーシング本体と、前記第一主流路に前記蒸気を供給する内側導入口と、を有する内側ケーシングと、前記内側ケーシングの内周面に複数設けられ、前記複数の動翼とともに前記第一主流路内に配置されている複数の静翼と、前記内側ケーシングを前記径方向の外側から覆い、前記内側ケーシング本体の外周面との間に前記第一主流路と連通して排気蒸気が流通する第二主流路を形成している外側ケーシング本体と、前記内側導入口に前記蒸気を導入する外側導入口と、前記外側ケーシング本体の上部に設けられて前記第二主流路から前記排気蒸気を排出する上側排出口と、前記外側ケーシング本体の下部に設けられて前記第二主流路から前記排気蒸気を排出する下側排出口と、前記外側ケーシング本体から水平方向の一方側及び水平方向の他方側に張り出し、架台により下方から支持されているフランジ部と、を有する外側ケーシングであって、前記外側ケーシング本体は、上側に配置され下方に向かって開口する第一開口部を有する上側ケーシング本体と、下側に配置され上方に向かって開口する第二開口部を有する下側ケーシング本体とを有し、前記フランジ部は、下側に配置され前記第二開口部から水平方向に張り出して前記架台により下方から支持されている下半フランジと、上側に配置され前記第一開口部から水平方向に張り出して前記下半フランジに締結されている上半フランジとを有する外側ケーシングと、前記上側排出口から排出される前記排気蒸気の流量を調整する上側弁と、前記下側排出口から排出される前記排気蒸気の流量を調整する下側弁と、を有する蒸気タービンの制御方法であって、前記外側ケーシング本体の温度をＴｃ、前記フランジ部の温度をＴｆ、温度の第一閾値をＴｓｈ１、前記第一閾値Ｔｓｈ１より高い温度の第二閾値をＴｓｈ２とすると、Ｔｃ−Ｔｆ＜Ｔｓｈ１の場合に、前記上側ケーシング本体と前記下側ケーシング本体とのうち前記上側ケーシング本体の側により多くの前記排気蒸気が流れるように前記上側弁及び前記下側弁を制御し、Ｔｓｈ１≦Ｔｃ−Ｔｆ≦Ｔｓｈ２の場合に、前記上側弁及び前記下側弁を開け、Ｔｓｈ２＜Ｔｃ−Ｔｆの場合に、前記上側ケーシング本体と前記下側ケーシング本体とのうち前記上側ケーシング本体の側により多くの前記排気蒸気が流れるように前記上側弁及び前記下側弁を制御する。
【００２５】
本発明の第五の態様によれば、蒸気タービンの制御方法は、上記蒸気タービンの制御方法において、Ｔｃ−Ｔｆ＜Ｔｓｈ１、かつ、Ｔｃ−Ｔｓｅ＜Ｔｓｈ３の場合に、前記上側ケーシング本体と前記下側ケーシング本体とのうち前記下側ケーシング本体の側により多くの前記排気蒸気が流れるように前記上側弁及び前記下側弁を制御し、Ｔｃ−Ｔｆ＜Ｔｓｈ１、かつ、Ｔｃ−Ｔｓｅ≧Ｔｓｈ３の場合に、前記上側ケーシング本体と前記下側ケーシング本体とのうち前記上側ケーシング本体の側により多くの前記排気蒸気が流れるように前記上側弁及び前記下側弁を制御し、Ｔｓｈ１≦Ｔｃ−Ｔｆ≦Ｔｓｈ２の場合に、前記上側弁及び前記下側弁を開け、Ｔｓｈ２＜Ｔｃ−Ｔｆ、かつ、Ｔｃ−Ｔｓｅ＜Ｔｓｈ３の場合に、前記上側ケーシング本体と前記下側ケーシング本体とのうち前記上側ケーシング本体の側により多くの前記排気蒸気が流れるように前記上側弁及び前記下側弁を制御し、Ｔｓｈ２＜Ｔｃ−Ｔｆ、かつ、Ｔｃ−Ｔｓｅ≧Ｔｓｈ３の場合に、前記上側ケーシング本体と前記下側ケーシング本体とのうち前記下側ケーシング本体の側により多くの前記排気蒸気が流れるように前記上側弁及び前記下側弁を制御する。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、上側弁と下側弁を独立に制御することによって、外側ケーシングの上部と下部とのうち一方により多くの排気蒸気を流すように制御をすることができる。蒸気タービンの運転状況に応じて外側ケーシングの上部又は下部に高温又は低温の排気蒸気をより多く流すことによって、外側ケーシングの変形を促してロータと内側ケーシングとの間のクリアランスを適切な値に設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第一実施形態の蒸気タービンの構成を示す断面図である。
【図２】本発明の第一実施形態の蒸気タービンの外側ケーシングの構成及び支持構造を示す側面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図であり、本発明の第一実施形態の蒸気タービンの上側排出口及び下側排出口の位置を説明する断面図である。
【図４】低温状態の蒸気タービンの起動時における変形を説明する概略図である。
【図５】本発明の第一実施形態の変形例の蒸気タービンの外側ケーシングの構成及び支持構造を示す側面図である。
【図６】上側弁のみを開状態として上側ケーシング側により多くの排気蒸気を流した様子を示す断面図である。
【図７】図３に対応する図であり、本発明の第一実施形態の変形例の蒸気タービンの断面図である。
【図８】本発明の第二実施形態の蒸気タービンの構成を示す断面図である。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ断面図であり、本発明の第二実施形態の蒸気タービンの閉止板を説明する断面図である。
【図１０】図８のＸ−Ｘ断面図であり、本発明の第二実施形態の蒸気タービンの閉止板を説明する断面図である。
【図１１】本発明の第三実施形態の蒸気タービンの構成を示す断面図である。
【図１２】図１１のＸＩＩ−ＸＩＩ断面図であり、本発明の第三実施形態の蒸気タービンの邪魔板を説明する断面図である。
【図１３】本発明の第三実施形態の蒸気タービンの邪魔板の変形例を説明する断面図である。
【図１４】本発明の第三実施形態の蒸気タービンの邪魔板の変形例を説明する断面図である。
【図１５】本発明の第四実施形態の蒸気タービンの制御方法を説明するフローチャートである。
【図１６】本発明の第五実施形態の蒸気タービンの制御方法を説明するフローチャートである。
【図１７】本発明の第六実施形態の蒸気タービンの構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態の蒸気タービン１について図面を参照して詳細に説明する。
〔第一実施形態〕
蒸気タービン１は、蒸気のエネルギーを回転動力として取り出す外燃機関であって、発電所における発電機等に用いられるものである。
図１に示すように、本実施形態の蒸気タービン１は、水平方向に延びる軸線Ｏ１回りに回転するロータ２と、ロータ２の軸線Ｏ１を中心とする径方向外側から覆う内側ケーシング３と、内側ケーシング３の内周面１５ａに設けられた複数の静翼４と、内側ケーシング３を径方向外側から覆う外側ケーシング５と、ロータ２の両端を回転可能に支持する軸受部１３と、外側ケーシング５から排出される排気蒸気Ｓ２の流量を調整する上側弁７及び下側弁８と、蒸気の漏洩を防ぐシール部２８，２９と、制御部９と、を備えている。
【００２９】
なお、以下の説明において、ロータ２の軸線Ｏ１の延在方向を軸線方向Ｄａと呼び、ロータ２の軸線Ｏ１を中心とする径方向を単に径方向と呼び、ロータ２の軸線Ｏ１を中心とする周方向を単に周方向と呼ぶ。また、軸線方向Ｄａであって、図１の左側を軸線方向一方側Ｄａ１、図１の右側を軸線方向他方側Ｄａ２と呼ぶ。また、軸線方向Ｄａに直交する方向であって、図１の紙面に沿う方向を上下方向Ｄｖとし、図１の紙面の上側を上方、紙面の下側を下方とする。
【００３０】
ロータ２は、水平方向に延びる軸線Ｏ１を中心として回転可能に支持されている。ロータ２は、軸線Ｏ１回りに回転して軸線方向Ｄａに延在するロータ本体１０と、ロータ本体１０の外周面に設けられている複数の動翼６と、を有している。
ロータ本体１０は、動翼６が設けられた中間部分が内側ケーシング３の内部に収容されている。ロータ本体１０の両端部は、外側ケーシング５の外部に突出している。ロータ本体１０の両端部は、軸受部１３によって回転可能に支持されている。
【００３１】
複数の動翼６は、ロータ本体１０の外周面に固定されている。複数の動翼６は、周方向に並んで配置されている。動翼６は、軸線方向Ｄａに流れる蒸気Ｓ１の圧力を受けて軸線Ｏ１回りにロータ２を回転させる。動翼６は、径方向の外側を向く先端面６Ａが内側ケーシング３の内周面１５ａと対向している。
【００３２】
内側ケーシング３は、径方向外側からロータ２を覆っている。内側ケーシング３は、動翼６の先端面６Ａとの間に隙間ＣＬ１を形成した状態で、径方向外側からロータ２を覆っている。内側ケーシング３とロータ本体１０との間には、第一主流路１１が形成されている。
【００３３】
内側ケーシング３は、軸線方向他方側Ｄａ２に向かって徐々に拡径する円筒形状の内側ケーシング本体１５と、第一主流路１１に蒸気Ｓ１を供給する内側導入口１６と、後述する第二主流路１２に排気蒸気Ｓ２を排出する内側排出口１７とを有している。内側ケーシング本体１５の軸線方向一方側Ｄａ１には、ロータ２が挿通される内側挿通孔１８が形成されている。
【００３４】
内側導入口１６は、第一主流路１１の軸線方向一方側Ｄａ１（蒸気Ｓ１の流通方向の上流側）に形成されている。内側導入口１６は、径方向外側から第一主流路１１に蒸気Ｓ１を流入させる。内側導入口１６は、内側ケーシング本体１５の上部及び下部に、周方向に等間隔に形成されている。本実施形態の蒸気タービン１は、２つの内側導入口１６を有している。
内側排出口１７は、第一主流路１１の軸線方向他方側Ｄａ２（蒸気Ｓ１の流通方向の下流側）に形成されている。内側排出口１７は、第一主流路１１から軸線方向他方側Ｄａ２に排気蒸気Ｓ２を排出する。内側排出口１７は、内側ケーシング本体１５の軸線方向他方側Ｄａ２の端部に形成された開口である。
【００３５】
複数の静翼４は、内側ケーシング本体１５の内周面１５ａに固定されている。複数の静翼４は周方向に並んで配置されている。静翼４は、径方向の内側を向く先端面４Ａがロータ本体１０の外周面１０ａと対向している。静翼４の先端面４Ａとロータ本体１０との間には、隙間ＣＬ２が形成されている。
第一主流路１１には、動翼６と静翼４が軸線方向Ｄａに交互に配置されている。動翼６と静翼４は、一対となって一個の「段」を構成しており、蒸気タービン１には、多数の段が設けられている。これらの段は、第一主流路１１を上流側から下流側に向かうに従って、動翼６及び静翼４の翼高さ（軸線Ｏ１に直交する方向の翼の長さ）が、長くなるように構成されている。
【００３６】
図１及び図２に示すように、外側ケーシング５は、内側ケーシング３を径方向の外側から覆う外側ケーシング本体２０と、フランジ部２１と、内側導入口１６に蒸気Ｓ１を導入する外側導入口２２と、外側ケーシング本体２０の上部に形成された２つの上側排出口２３（図１には一つのみ示す）と、外側ケーシング本体２０の下部に形成された２つの下側排出口２４（図１には一つのみ示す）と、を有している。
【００３７】
外側ケーシング本体２０は、軸線方向Ｄａの両端部に蓋部２５，２６を有する円筒形状である。外側ケーシング本体２０の内周面２０ａと内側ケーシング本体１５の外周面１５ｂとの間には、第一主流路１１と連通して排気蒸気Ｓ２が流通する第二主流路１２が形成されている。
外側ケーシング本体２０の軸線方向一方側Ｄａ１は、第一蓋部２５によって閉塞されている。外側ケーシング本体２０の軸線方向他方側Ｄａ２は第二蓋部２６によって閉塞されている。第一蓋部２５及び第二蓋部２６には、ロータ２が挿通する第一外側挿通孔２５Ａ、及び第二外側挿通孔２６Ａが形成されている。
【００３８】
外側導入口２２の軸線方向Ｄａの位置は内側導入口１６の軸線方向Ｄａの位置と同じである。外側導入口２２は、内側導入口１６の径方向外側に形成されている。外側導入口２２は、径方向外側から内側導入口１６に蒸気Ｓ１を流入させる。外側導入口２２は、外側ケーシング本体２０の上部及び下部に、周方向に等間隔に形成されている。
なお、内側導入口１６及び外側導入口２２の数は、２つに限ることはない。例えば、内側導入口１６及び外側導入口２２を１つとしてもよいし、内側導入口１６及び外側導入口２２を３つ以上としてもよい。
【００３９】
図３に示すように、２つの上側排出口２３と２つの下側排出口２４とは、周方向に等間隔に形成されている。２つの上側排出口２３と２つの下側排出口２４とは、軸線Ｏ１を含む水平面に対して対称に配置されている。上側排出口２３及び下側排出口２４は、外側導入口２２の軸線方向一方側Ｄａ１に形成されている。
上側排出口２３は、軸線方向Ｄａから見て、上側排出口２３の中心軸と軸線Ｏ１を含み鉛直方向に沿う面Ｐとのなす角θ１が４０°から５０°となるように、形成されている。
下側排出口２４は、軸線方向Ｄａから見て、下側排出口２４の中心軸と軸線Ｏ１を含み鉛直方向に沿う面Ｐとのなす角θ２が４０°から５０°となるように、形成されている。
【００４０】
外側ケーシング５は、上下方向Ｄｖに二分割されている。
外側ケーシング５は、上側に配置されている上側ケーシング３１と、下側に配置されている下側ケーシング３２とに分割されている。
上側ケーシング３１は、下方に向かって開口する第一開口部３１Ｂを有する上側ケーシング本体３１Ａと、上側ケーシング本体３１Ａの第一開口部３１Ｂから水平方向に突出する上半フランジ３３と、を有している。
下側ケーシング３２は、上方に向かって開口する第二開口部３２Ｂを有する下側ケーシング本体３２Ａと、下側ケーシング本体３２Ａの第二開口部３２Ｂから水平方向に突出する下半フランジ３４と、を有している。
換言すれば、フランジ部２１は、上半フランジ３３と下半フランジ３４とを有している。上半フランジ３３と下半フランジ３４とは、例えばボルトによって締結されている。
【００４１】
図２に示すように、本実施形態のフランジ部２１は、上半フランジ３３が下半フランジ３４よりも大きい（長い）。
上半フランジ３３（外側ケーシング５）は架台３５上に載置されることで架台３５によって支持されている。本実施形態の蒸気タービン１は、上半フランジ３３を介して架台３５によって支持されている。この支持方法を、上半フランジ支持と呼び、この構造を上半フランジ支持構造と呼ぶ。
上半フランジ３３と架台３５とは締結されていない。一方、ロータ２は、軸受部１３によって回転可能に支持されているため、外側ケーシング５が上方又は下方に移動すると、隙間ＣＬ１及び隙間ＣＬ２の寸法が変動する。
【００４２】
軸受部１３は、ロータ２を軸線Ｏ１回りに回転可能に支持している。軸受部１３は、ロータ本体１０の両端部にそれぞれ設けられている。
シール部２８，２９は、軸線Ｏ１回りに回転するロータ本体１０と、内側ケーシング３や外側ケーシング５との間から蒸気が流出しないように封止する。シール部２８，２９は、内側ケーシング３とロータ本体１０との間をシールする内側シール部２８と、外側ケーシング５とロータ本体１０との間をシールする外側シール部２９と、を有している。
内側シール部２８は、内側ケーシング３の軸線方向一方側Ｄａ１に形成されている内側挿通孔１８とロータ本体１０との間をシールしている。内側シール部２８は、内側導入口１６を介して導入された蒸気Ｓ１が流出しないように封止している。
【００４３】
外側シール部２９は、ロータ本体１０と第一外側挿通孔２５Ａとの間、及びロータ本体１０と第二外側挿通孔２６Ａとの間をシールしている。外側シール部２９は、外側ケーシング５の内部空間から排気蒸気Ｓ２が流出しないように封止している。
【００４４】
上側弁７と上側排出口２３とは、上側配管３７によって接続されている。上側弁７が開状態である場合、排気蒸気Ｓ２は、上側配管３７を介して排出される。下側弁８と下側排出口２４とは、下側配管３８によって接続されている。下側弁８が開状態である場合、排気蒸気Ｓ２は、下側配管３８を介して排出される。
【００４５】
本実施形態の上側弁７と下側弁８とは、独立して制御可能である。即ち、上側弁７を開状態としながら下側弁８を閉状態とすること、また、上側弁７を閉状態としながら下側弁８を開状態とすることが可能である。図１には、上側弁７を閉状態とし、下側弁８を開状態とした蒸気タービン１を示している。
【００４６】
また、上側弁７及び下側弁８の開度も自在に制御可能である。即ち、上側弁７を８０％開度とし、下側弁８を１０％開度とすることができる。
図１に示すように、上側弁７のみが閉状態である場合、排気蒸気Ｓ２は、下側配管３８のみから排出される。即ち、排気蒸気Ｓ２は、下側ケーシング３２側を積極的に流れ、排気蒸気Ｓ２の温度が下側ケーシング３２に伝達される。排気蒸気Ｓ２の温度が下側ケーシング本体３２Ａの温度よりも高い場合は、下側ケーシング本体３２Ａは加熱される。排気蒸気Ｓ２の温度が下側ケーシング本体３２Ａの温度よりも低い場合は、下側ケーシング本体３２Ａは冷却される。
【００４７】
図２に示すように、蒸気タービン１は、外側ケーシング本体２０の温度を計測するケーシング温度センサ３９と、フランジ部２１の温度を計測するフランジ部温度センサ４０と、を有している。
ケーシング温度センサ３９によって計測された外側ケーシング本体２０の温度Ｔｃは、制御部９に送信される。フランジ部温度センサ４０によって計測されたフランジ部２１の温度Ｔｆは、制御部９に送信される。
また、蒸気タービン１は、排気蒸気Ｓ２の温度を計測する排気蒸気温度センサ４１を有している。
【００４８】
次に、本実施形態の蒸気タービン１の制御方法について説明する。
まず、蒸気タービン１の制御について、以下の状況が考えられる。
（１）低温状態の蒸気タービンの起動時
低温状態の蒸気タービン１とは、長時間使用していない状態の蒸気タービン１である。低温状態の蒸気タービン１では、外側ケーシング本体２０及びフランジ部２１は低温であり、外側ケーシング本体２０及びフランジ部２１の温度が略同じである。
【００４９】
外側ケーシング本体２０はフランジ部２１よりも熱容量が小さいため、低温状態の蒸気タービン１の起動時では、外側ケーシング本体２０はフランジ部２１よりも暖まりやすい。
また、外側ケーシング本体２０はフランジ部２１よりも剛性が低いため、低温状態の蒸気タービン１の起動時では、外側ケーシング本体２０はフランジ部２１よりも熱伸びが大きい。
【００５０】
これにより、図４に示すような現象が生じる。図４に示すように、外側ケーシング本体２０がフランジ部２１よりも変形することによって、外側ケーシング本体２０のフランジ部２１との接続部は、図４の点線で示す形状から図４の実線で示す形状に変形する。外側ケーシング本体２０の変形に伴い、フランジ部２１も図４に示すように変形する。この変形により、図４に示すように、上半フランジ３３が、架台３５による支持点よりも支持点同士の間が上方に持ち上がるように変形する。
【００５１】
上半フランジ支持構造の場合、このように上半フランジ３３が変形することにより、外側ケーシング本体２０が上方に移動する。外側ケーシング本体２０が上方に移動することにより、外側ケーシング５に固定されている内側ケーシング３も上方に移動し、隙間ＣＬ１、ＣＬ２が不用意に狭まってしまう。具体的には、蒸気タービン１の軸線Ｏ１より下側の動翼６及び静翼４の隙間ＣＬ１、ＣＬ２が狭くなってしまう。
【００５２】
（２）高温状態の蒸気タービンの定格運転時からの停止時
高温状態の蒸気タービン１とは、定格運転中の蒸気タービン１である。高温状態の蒸気タービン１では、外側ケーシング本体２０及びフランジ部２１は高温であり、外側ケーシング本体２０及びフランジ部２１の温度が略同じである。
【００５３】
外側ケーシング本体２０はフランジ部２１よりも熱容量が小さいため、高温状態の蒸気タービン１を定格運転時から停止させる際は、外側ケーシング本体２０はフランジ部２１よりも冷えやすい。
また、外側ケーシング本体２０はフランジ部２１よりも剛性が低いため、高温状態の蒸気タービン１の定格運転時からの停止時では、外側ケーシング本体２０はフランジ部２１よりも熱収縮が大きい。
【００５４】
これにより、図４に示すような現象とは逆に、上半フランジ３３が、架台３５による支持点よりも支持点同士の間が下方に下がるように変形する。
このように上半フランジ３３が変形することにより、外側ケーシング本体２０が下方に移動する。外側ケーシング本体２０が下方に移動することにより、外側ケーシング５に固定されている内側ケーシング３も下方に移動し、隙間ＣＬ１、ＣＬ２が不用意に狭まってしまう。具体的には、蒸気タービン１の軸線Ｏ１より上側の動翼６及び静翼４の隙間ＣＬ１、ＣＬ２が狭くなってしまう。
【００５５】
（３）定格運転時
定格運転時では、外側ケーシング本体２０とフランジ部２１とは、略同じ温度となっている。即ち、外側ケーシング本体２０の熱伸びとフランジ部２１の熱伸びとは略等しく、隙間ＣＬ１、ＣＬ２は正常となっている。
【００５６】
本実施形態の蒸気タービン１では、（１）低温状態の蒸気タービン１の起動時、及び（２）高温状態の蒸気タービン１の定格運転時からの停止時の状況においては、図１に示すように、上側弁７を閉状態とし、下側弁８を開状態とする。即ち、外側ケーシング５の上部（上側ケーシング３１の側）と下部（下側ケーシング３２の側）とのうち、下部側により多くの排気蒸気Ｓ２が流れるように上側弁７と下側弁８とを制御する。
【００５７】
ここで、蒸気タービン１の起動中では、排気蒸気Ｓ２の温度は、所定の温度よりも高温である。所定の温度とは、例えば、外側ケーシング本体２０の温度である。
これにより、（１）低温状態の蒸気タービン１の起動時においては、蒸気タービン１の起動中の高温の排気蒸気Ｓ２が下側ケーシング３２側に流入する。これにより、下側ケーシング本体３２Ａが熱伸びにより膨張する。これにより、蒸気タービン１の下部の隙間ＣＬ１，ＣＬ２が狭くなることが抑制される。
【００５８】
また、（２）高温状態の蒸気タービン１の定格運転時からの停止時においては、蒸気タービン１の停止動作中の低い温度の蒸気Ｓ１が下側ケーシング３２側に流入する。この低い温度とは、上記した所定の温度よりも低い温度である。これにより、下側ケーシング本体３２Ａが熱収縮により収縮する。これにより、蒸気タービン１の上部の隙間ＣＬ１，ＣＬ２のみが狭くなってしまうことが抑制される。
【００５９】
また、（３）定常運転時では、上側弁７及び下側弁８を開状態とする。これにより、蒸気タービン１の上部及び下部にバランスよく排気蒸気Ｓ２が供給される。
【００６０】
上記実施形態によれば、上側弁７と下側弁８のうち一方のみを閉状態とすることによって、第二主流路１２の上部と下部のうち一方に多くの排気蒸気Ｓ２が流れるようになる。蒸気タービン１の運転状況に応じて第二主流路１２の上部又は下部に高温又は低温の排気蒸気Ｓ２をより多く流すことによって、外側ケーシング５の変形を促してロータ２と内側ケーシング３との間の隙間ＣＬ１，ＣＬ２を適切な値に設定することができる。
【００６１】
なお、本実施形態のフランジ部２１は、上半フランジ３３の方が大きく、上半フランジ３３が架台３５によって支持されている上半フランジ支持構造としたが、図５に示すように、上半フランジ３３よりも下半フランジ３４を大きくして、下半フランジ３４が架台３５によって支持される構成としてもよい。以下、この支持方法を、下半フランジ支持と呼び、この構造を下半フランジ支持構造と呼ぶ。
【００６２】
下半フランジ支持の場合は、（１）低温状態の蒸気タービン１の起動時では、下半フランジ３４が、架台３５の支持点よりも支持点同士の間が下方に下がるように変形する。このように下半フランジ３４が変形することにより、外側ケーシング本体２０が下方に移動する。これにより、蒸気タービン１の軸線Ｏ１より上側の動翼６及び静翼４の隙間ＣＬ１、ＣＬ２が狭くなってしまう。
【００６３】
また、下半フランジ支持の場合は、（２）高温状態の蒸気タービン１の定格運転時からの停止時では、下半フランジ３４が、架台３５の支持点よりも支持点同士の間が上方に持ち上がるように変形する。
【００６４】
蒸気タービン１が下半フランジ支持構造の場合は、蒸気タービン１の制御部９は、（１）低温状態の蒸気タービン１の起動時、及び（２）高温状態の蒸気タービン１の停止時、の状況においては、図６に示すように、上側弁７を開状態とし、下側弁８を閉状態とする。
これにより、（１）低温状態の蒸気タービン１の起動時においては、蒸気タービン１の起動中の高い温度の排気蒸気Ｓ２が上側ケーシング３１側に流入する。これにより、上側ケーシング本体３１Ａが熱伸びにより膨張する。これにより、蒸気タービン１の上部の隙間ＣＬ１、ＣＬ２が狭くなってしまうことが抑制される。
【００６５】
また、（２）高温状態の蒸気タービン１の定格運転時からの停止時においては、蒸気タービン１の停止動作中の低い温度の排気蒸気Ｓ２が上側ケーシング３１側に流入する。これにより、上側ケーシング本体３１Ａが熱収縮により収縮する。これにより、蒸気タービン１の下部の隙間ＣＬ１、ＣＬ２のみが狭くなってしまうことが抑制される。
【００６６】
上述したように、本実施形態の蒸気タービン１の制御部９は、排気蒸気Ｓ２が所定の温度より高温の場合には、外側ケーシング５の上部と下部とのうち、フランジ部２１の変形に伴いロータ２側に移動した方により多くの排気蒸気Ｓ２が流れるように上側弁７と下側弁８とを制御する。
また、排気蒸気Ｓ２が所定の温度より低温の場合には、外側ケーシング５の上部と下部とのうち、フランジ部２１の変形に伴いロータ２側に移動した方とは反対の方により多くの排気蒸気Ｓ２が流れるように上側弁７と下側弁８とを制御する。
【００６７】
また、本実施形態では、２つの上側排出口２３と、２つの下側排出口２４とを設ける構成としたが、これに限ることはない。例えば、図７に示すように、上側ケーシング３１に３つの上側排出口２３を設け、下側ケーシング３２に３つの下側排出口２４を設けてもよい。また、図示しないが、上側ケーシング３１に１つの上側排出口２３を設け、下側ケーシング３２に１つの下側排出口２４を設けてもよい。さらに、上側排出口２３と下側排出口２４の数は異なってもよい。例えば、２つの上側排出口２３と３つの下側排出口２４とを設けてもよい。
【００６８】
また、上記実施形態では、上側弁７の開度、及び下側弁８の開度を、１００％開度（全開）又は０％開度（全閉）として説明したが、必ずしも弁の開度を全開、全閉としなくてもよい。
即ち、上側ケーシング本体３１Ａ側を加熱したい場合は、より多くの排気蒸気Ｓ２が上側ケーシング本体３１Ａ側に流れればよい。換言すれば、上側弁７と開状態とし、下側弁８を閉状態とする代わりに、上側弁７を１００％の開度とし、下側弁８を２０％の開度としてもよい。
【００６９】
〔第二実施形態〕
以下、本発明の第二実施形態の蒸気タービン１Ｂについて図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態では、上述した第一実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
図８、図９及び図１０に示すように、本実施形態の蒸気タービン１Ｂは、内側ケーシング本体１５の外周面１５ｂと外側ケーシング本体２０の内周面２０ａとにわたって形成された平板状の部材である閉止板４３を有している。閉止板４３は、第二主流路１２を上下に分割するように形成されている。
【００７０】
閉止板４３は、内側ケーシング３の軸線方向他方側Ｄａ２の端部よりも軸線方向他方側Ｄａ２には形成されていない。即ち、閉止板４３は、第一主流路１１から排出された蒸気Ｓ１の上下方向Ｄｖの流れを妨げないように形成されている。
また、閉止板４３には、複数の孔４４が形成されている。孔４４は、内側ケーシング３の軸線方向一方側Ｄａ１の端部よりも軸線方向一方側Ｄａ１に形成されている。孔４４は、上記した位置に限ることはない。孔４４を形成する範囲は適宜調整することができる。例えば、閉止板４３の全面に孔４４を形成することができる。また、孔４４は必ずしも形成する必要はない。
【００７１】
上記実施形態によれば、上側弁７と下側弁８の切り替えによる、蒸気タービン１の排気蒸気Ｓ２の流れを確実に切り替えることができる。
また、閉止板４３に孔４４を設けることによって、上側と下側の排気蒸気Ｓ２の流れを完全に閉止することが不適当な場合に適切に、排気蒸気Ｓ２の一部を流通させることができる。
【００７２】
〔第三実施形態〕
以下、本発明の第三実施形態の蒸気タービン１Ｃについて図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態では、上述した第一実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
図１１及び図１２に示すように、本実施形態の蒸気タービン１Ｃは、軸線Ｏ１と直交する主面を有する板状をなす邪魔板４２を備えている。
【００７３】
邪魔板４２の軸線方向Ｄａの位置は、内側ケーシング３の軸線方向他方側Ｄａ２の端部の位置と略同じである。邪魔板４２は、径方向の内側にロータ２及び内側ケーシング３が挿通される邪魔板貫通孔４５が形成された円板状の部材である。邪魔板貫通孔４５と内側ケーシング３との間には、所定の隙間Ｇが形成されている。
【００７４】
上記実施形態によれば、排気蒸気Ｓ２が狭い隙間Ｇを介して流れることによって、排気蒸気Ｓ２の流れがより周方向に均一な流れとなる。これにより、排気蒸気Ｓ２の周方向の流量に斑が生じるのを抑制することができる。
【００７５】
なお、邪魔板４２の形状は、図１２に示すような形状に限ることはない。例えば、図１３に示すように、内側ケーシング３の外周面１５ｂと外側ケーシング５の内周面２０ａとにわたって形成された周方向の幅の小さな複数の第二邪魔板４２Ｂとしてもよい。複数の第二邪魔板４２Ｂは、周方向に等間隔に設けられている。
【００７６】
この形態によれば、第二邪魔板４２Ｂが存在する箇所と第二邪魔板４２Ｂが存在しない箇所とでは排気蒸気Ｓ２の流量の斑が生じるが、周方向全体の大きな範囲では、排気蒸気Ｓ２の流量の斑は抑制される。
【００７７】
また、図１４に示す第三邪魔板４２Ｃのように、隙間Ｇを複数の邪魔板孔４７によって形成してもよい。第三邪魔板４２Ｃは、内側ケーシング３の外周面と外側ケーシング５の内周面とにわたって形成された邪魔板本体部４６と、邪魔板本体部４６に一様に形成された邪魔板孔４７と、を有している。第三邪魔板４２Ｃは、パンチングメタル（パンチング板）によって形成してもよい。邪魔板孔４７の形状は円形に限ることはない。
【００７８】
〔第四実施形態〕
以下、本発明の第四実施形態の蒸気タービンについて説明する。なお、本実施形態では、上述した第一実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
本実施形態の制御部９は、外側ケーシング本体２０の温度Ｔｃ、フランジ部２１の温度Ｔｆを参照し、表１に示すような条件に基づいて上側弁７と下側弁８の制御を行う。
【００７９】
【表１】
2018066364.tif 000003
【００８０】
本実施形態の制御部９は、外側ケーシング本体２０の温度Ｔｃからフランジ部２１の温度Ｔｆを減じた値（Ｔｃ−Ｔｆ）と、温度の閾値Ｔｓｈ１及び閾値Ｔｓｈ２とを比較して、その結果により、上側弁７と下側弁８の開閉の制御を行う。なお、外側ケーシング本体２０の温度Ｔｃを測定する位置は、上側ケーシング３１であっても下側ケーシング３２であってもよい。また、フランジ部２１の温度Ｔｆを測定する位置は、上半フランジ３３であっても下半フランジ３４であってもよい。
【００８１】
次に、温度の閾値Ｔｓｈ１、及び閾値Ｔｓｈ２の設定方法について説明する。温度の閾値Ｔｓｈ２は、閾値Ｔｓｈ１より高い値である。
好ましい閾値は、蒸気タービン１の構造、蒸気タービン１の各部の寸法、蒸気圧力、温度等の各種条件によって異なる。閾値は蒸気タービン１の運転中（起動時、停止時等の過渡も含めて）の最小の隙間ＣＬ１，ＣＬ２の予測値に対し、静止部（内側ケーシング３、静翼４）と回転部（ロータ２）の接触を防止できるよう、製作誤差、及び、予測誤差分のマージンを加えて設定する。
過渡時の隙間予測については、例えば、非特許文献１、及び非特許文献２に方法や結果の例が開示されているので、当業者はこれらを参照して予測することが可能であろう。
【００８２】
本実施形態の蒸気タービン１の制御方法について説明する。
蒸気タービン１の制御方法は、外側ケーシング本体２０の温度Ｔｃとフランジ部２１の温度Ｔｆとを計測する計測工程Ｓ１１と、閾値Ｔｓｈ１，Ｔｓｈ２を設定する閾値設定工程Ｓ１２と、表１のロジックに基づいて弁の開閉を判断する判断工程Ｓ１３と、弁制御工程Ｓ１４、Ｓ１５と、を備えている。
測定工程Ｓ１１では、制御部９にケーシング温度センサ３９によって計測された外側ケーシング本体２０の温度Ｔｃと、フランジ部温度センサ４０によって計測されたフランジ部２１の温度Ｔｆとが送信される。
閾値設定工程Ｓ１２では、蒸気タービン１の構造等に基づいて閾値Ｔｓｈ１、Ｔｓｈ２が設定される。
【００８３】
判断工程Ｓ１３では、表１に記載されているロジックに基づいて上側弁７及び下側弁８の開閉が判断される。
ここで、蒸気タービン１が上半フランジ支持構造である場合について説明する。蒸気タービン１が上半フランジ支持構造の場合、蒸気タービン１の起動時は、外側ケーシング５が上方に持ち上がって、蒸気タービン１の下部の隙間ＣＬ１、ＣＬ２が小さくなる。また、蒸気タービン１が上半フランジ支持構造の場合、蒸気タービン１の定格運転時からの停止時は、外側ケーシング５が下方に移動し、蒸気タービン１の上部の隙間ＣＬ１、ＣＬ２が小さくなる。
【００８４】
制御部９は、ＴｃからＴｆを減じた値（Ｔｃ−Ｔｆ）と、閾値Ｔｓｈ１及び閾値Ｔｓｈ２とを比較する。
Ｔｃ−Ｔｆが閾値Ｔｓｈ１よりも小さい場合（Ｔｃ−Ｔｆ＜Ｔｓｈ１）、即ち、フランジ部２１の温度が外側ケーシング本体２０の温度よりも大きく、蒸気タービン１が定格運転時からの停止中である場合は、上側弁７を閉じるとともに、下側弁８を開ける制御を行う。即ち、上側ケーシング本体３１Ａと下側ケーシング本体３２Ａとのうち下側ケーシング本体３２Ａの側により多くの排気蒸気Ｓ２が流れるように上側弁７及び下側弁８を制御する。
これにより、温度の低い排気蒸気Ｓ２が下側ケーシング本体３２Ａを収縮させる。これにより、蒸気タービン１の上部の隙間ＣＬ１、ＣＬ２が狭くなってしまうことが抑制される。
【００８５】
Ｔｃ−Ｔｆが閾値Ｔｓｈ１以上、閾値Ｔｓｈ２以下である場合（Ｔｓｈ１≦Ｔｃ−Ｔｆ≦Ｔｓｈ２）、即ち、フランジ部２１の温度と外側ケーシング本体２０の温度とが、近い値である場合、上側弁７及び下側弁８を開状態とする。
これにより、排気蒸気Ｓ２は、蒸気タービン１の上部及び下部に均等に流れる。
【００８６】
Ｔｃ−Ｔｆが閾値Ｔｓｈ１よりも大きい場合（Ｔｓｈ２＜Ｔｃ−Ｔｆ）、即ち、外側ケーシング本体２０の温度Ｔｃがフランジ部２１の温度よりも大きく、蒸気タービン１が起動中である場合は、上側弁７を閉じるとともに、下側弁８を開ける制御を行う。即ち、上側ケーシング本体３１Ａと下側ケーシング本体３２Ａとのうち下側ケーシング本体３２Ａの側により多くの排気蒸気Ｓ２が流れるように上側弁７及び下側弁８を制御する。
これにより、温度の高い排気蒸気Ｓ２が下側ケーシング本体３２Ａを膨張させる。これにより、蒸気タービン１の下部の隙間ＣＬ１、ＣＬ２のみが狭くなってしまうことが抑制される。
【００８７】
蒸気タービン１の制御方法では、上記処理を繰り返し（終了後、開始に戻る）、又は、一定時間間隔毎に行う。
【００８８】
また、蒸気タービン１が下半フランジ３４支持構造である場合も、同様に、表１のロジックに従って制御を行う。
【００８９】
上記実施形態によれば、各部の温度を参照して制御を行うことによって、より正確な制御が可能となる。
【００９０】
〔第五実施形態〕
以下、本発明の第五実施形態の蒸気タービンについて詳細に説明する。なお、本実施形態では、上述した第四実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
本実施形態の蒸気タービン１は、制御部９が排気蒸気Ｓ２の温度を参照して制御を行う。
【００９１】
本実施形態の制御部９は、外側ケーシング本体２０の温度Ｔｃ、フランジ部２１の温度Ｔｆ、及び排気蒸気Ｓ２の温度Ｔｓｅを参照し、表２に示すような条件に基づいて上側弁７と下側弁８の制御を行う。
【００９２】
【表２】
2018066364.tif 000004
【００９３】
本実施形態の制御部９は、第四実施形態の蒸気タービンの制御に加えて、外側ケーシング本体２０の温度Ｔｃから排気蒸気Ｓ２の温度Ｔｓｅを減じた値（Ｔｃ−Ｔｓｅ）と、温度の閾値Ｔｓｈ３とを比較して、その結果により、上側弁７と下側弁８の開閉の制御を行う。
【００９４】
温度の閾値Ｔｓｈ３は、排気蒸気Ｓ２の温度のうち最も高温とされる温度と、排気蒸気Ｓ２の温度のうち最も低温とされる温度との中間の温度等に基づいて設定することができる。
なお、排気蒸気Ｓ２の温度Ｔｓｅの計測位置は、図に示したような外側ケーシング５の外部よりも、外側ケーシング５の内部が好ましい。外側ケーシング５の外部で排気蒸気Ｓ２の温度Ｔｓｅの計測する場合は、閾値Ｔｓｈ３は、外側ケーシング５を出た後の熱逃げ等を考慮して設定する。
【００９５】
本実施形態の蒸気タービンの制御方法について説明する。
本実施形態の蒸気タービンの制御方法は、外側ケーシング本体２０の温度Ｔｃとフランジ部２１の温度Ｔｆと排気蒸気Ｓ２の温度Ｔｓｅとを計測する計測工程Ｓ２１と、閾値Ｔｓｈ１，Ｔｓｈ２，Ｔｓｈ３を設定する閾値設定工程Ｓ２２と、表２のロジックに基づいて弁の開閉を判断する判断工程Ｓ２３と、弁制御工程Ｓ２４、Ｓ２５、Ｓ２６と、を備えている。
【００９６】
ここでは、特に判断工程Ｓ２３について説明する。本実施形態の判断工程Ｓ２３は、第四実施形態の判断工程Ｓ１３に加えて、Ｔｃ−ＴｓｅがＴｓｈ３より小さい（Ｔｃ−Ｔｓｅ＜Ｔｓｈ３）か、Ｔｃ−ＴｓｅがＴｓｈ３以上（Ｔｃ−Ｔｓｅ≧Ｔｓｈ３）か、を判断基準に加える。
【００９７】
Ｔｃ−ＴｓｅがＴｓｈ３より小さいということは即ち、排気蒸気Ｓ２の温度Ｔｓｅが
所定の温度よりも高温である。よって、排気蒸気Ｓ２は、上側ケーシング本体３１Ａ又は下側ケーシング本体３２Ａの加熱に用いられる。
Ｔｃ−ＴｓｅがＴｓｈ３以上ということは即ち、排気蒸気Ｓ２の温度Ｔｓｅが所定の温度よりも低温である。よって、排気蒸気Ｓ２は、上側ケーシング本体３１Ａ又は下側ケーシング本体３２Ａの冷却に用いられる。
【００９８】
蒸気タービンの制御方法では、上記処理を繰り返し（終了後、開始に戻る）、又は、一定時間間隔毎に行う。
また、蒸気タービン１が下半フランジ３４支持構造である場合も、同様に、表２のロジックに従って制御を行う。
【００９９】
上記実施形態によれば、第四実施形態の蒸気タービンの効果に加えて、排気蒸気Ｓ２の温度Ｔｓｅを判断基準に加えることにより、運転状態が切り替わった等の理由で排気温度Ｓ２の温度Ｔｓｅが想定とはことなった場合においても、的確な制御を行うことができる。
【０１００】
〔第六実施形態〕
以下、本発明の第六実施形態の蒸気タービン１Ｆについて図面を参照して詳細に説明する。なお、本実施形態では、上述した第一実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
図１７に示すように、本実施形態の蒸気タービン１Ｆは、高圧タービン５１と中圧タービン５２とが一体となった蒸気タービンである。
【０１０１】
本実施形態の蒸気タービン１Ｆは、高圧タービン５１と、中圧タービン５２とを有している。
本実施形態の内側ケーシング３Ｆとロータ２との間には、高圧タービン５１の主流路である高圧タービン主流路１１Ａと、中圧タービン５２の主流路である中圧タービン主流路１１Ｂとが形成されている。
【０１０２】
本実施形態の内側ケーシング３は、高圧タービン主流路１１Ａに蒸気Ｓ１を導入する高圧内側導入口５４と、高圧タービン５１から蒸気Ｓ１Ｂを排出する高圧内側排出口５５と、中圧タービン主流路１１Ｂに高圧タービン５１から排出された蒸気Ｓ１Ｂを導入する中圧内側導入口１６Ｆと、中圧タービン主流路１１Ｂから排気蒸気Ｓ２を排出する中圧内側排出口１７Ｆと、を有している。
【０１０３】
外側ケーシング５は、高圧内側導入口５４の径方向外側に形成されている高圧外側導入口５３と、高圧タービン５１から排出される蒸気Ｓ１Ｂを排出する高圧外側排出口５６と、高圧内側導入口５４の径方向外側に形成され、高圧外側排出口５６から排出された蒸気Ｓ１Ｂを中圧タービン主流路１１Ｂに導入する外側中圧導入口２２Ｆと、中圧タービン５２から排出された排気蒸気Ｓ２を排出する上側排出口２３及び下側排出口２４と、を有している。
【０１０４】
高圧タービン５１は、内側ケーシング本体１５に形成されている高圧内側導入口５４と、外側ケーシング本体２０に形成されている高圧外側導入口５３と、外側ケーシング本体２０に形成されている高圧外側排出口５６と、を有している。高圧外側排出口５６は、内側ケーシング３よりも軸線方向一方側Ｄａ１に形成されている。
中圧タービン５２は、内側ケーシング本体１５に形成されている中圧内側導入口１６Ｆ及び中圧内側排出口１７Ｆと、外側ケーシング本体２０に形成されている中圧外側導入口２２Ｆと、を有している。
高圧タービン５１の高圧外側排出口５６と中圧タービン５２の外側中圧導入口２２Ｆとは配管７０で接続されている。
【０１０５】
制御部９は、第一実施形態から第五実施形態の蒸気タービンと同様の方法で上側弁７及び下側弁８の制御を行う。例えば、蒸気タービン１Ｆが上半フランジ支持構造であり、蒸気タービン１の起動中において、上側ケーシング３１Ｆが上方に移動した場合は、図１７に示すように、下側弁８を開状態として、高温の排気蒸気Ｓ２を下側ケーシング３２Ｆ側に流入させる。
【０１０６】
上記実施形態によれば、複数のタービンのケーシングを一体化することによって、必要なケーシングの数を減らし、蒸気タービンを簡素化し、低コスト化を図ることができる。
【０１０７】
〔第二主流路１２を流れる排気蒸気Ｓ２流量の周方向の偏り〕
上記各実施形態の蒸気タービンを適宜使うことにより、蒸気タービン１の上部、下部それぞれの第二主流路１２を流れる排気蒸気流量の周方向の偏りの大小を調整することが可能である。
以下、排気蒸気流量の周方向の偏りが大きい順に説明する。
【０１０８】
（１）図には示さないが、上側排出口２３と下側排出口２４とをそれぞれ１つ設けた構成は、最も排気蒸気流量の周方向の偏りが大きい。
（２）図３に示す、上側排出口２３と下側排出口２４とをそれぞれ２つ設けた構成は、上側排出口２３と下側排出口２４とをそれぞれ１つ設けた構成よりも排気蒸気流量の周方向の偏りが小さくなる。
（３）図７に示す、上側排出口２３と下側排出口２４とをそれぞれ３つ設けた構成は、上側排出口２３と下側排出口２４とをそれぞれ２つ設けた構成よりも排気蒸気流量の周方向の偏りが小さくなる。
（４）図１２から図１４に示す、邪魔板４２を設ける構成は、最も排気蒸気流量の周方向の偏りを小さくすることができる。
【０１０９】
以上、本発明の実施形態について詳細を説明したが、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内において、種々の変更を加えることが可能である。
例えば、本発明の技術は、高圧タービン５１と中圧タービン５２に加えて、低圧タービンを一体とした蒸気タービン１にも適用可能である。
【符号の説明】
【０１１０】
１  蒸気タービン
２  ロータ
３  内側ケーシング
４  静翼
５  外側ケーシング
６  動翼
７  上側弁
８  下側弁
９  制御部
１０  ロータ本体
１１  第一主流路
１１Ａ  高圧タービン主流路
１１Ｂ  中圧タービン主流路
１２  第二主流路
１３  軸受部
１５  内側ケーシング本体
１６  内側導入口
１６Ｆ  中圧内側導入口
１７  内側排出口
１７Ｆ  中圧内側排出口
１８  内側挿通孔
２０  外側ケーシング本体
２１  フランジ部
２２  外側導入口
２２Ｆ  外側中圧導入口
２３  上側排出口
２４  下側排出口
２５  第一蓋部
２６  第二蓋部
２８  内側シール部
２９  外側シール部
３１  上側ケーシング
３１Ａ  上側ケーシング本体
３１Ｂ  第一開口部
３２  下側ケーシング
３２Ａ  下側ケーシング本体
３２Ｂ  第二開口部
３３  上半フランジ
３４  下半フランジ
３５  架台
３９  ケーシング温度センサ
４０  フランジ部温度センサ
４１  排気蒸気温度センサ
４２  邪魔板
４３  閉止板
５１  高圧タービン
５２  中圧タービン
５３  高圧外側導入口
５４  高圧内側導入口
５５  高圧内側排出口
５６  高圧外側排出口
Ｄａ  軸線方向
Ｄａ１  軸線方向一方側
Ｄａ２  軸線方向他方側
Ｄｖ  上下方向
Ｏ１  軸線
Ｓ１  蒸気
Ｓ２  排気蒸気
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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