(57)【要約】      （修正有）【課題】高圧タービンと中圧タービンおよび地域熱供給貯蔵タンクがスタートアップされていというる条件下で、当該高圧タービンの内部に生じた風損によって当該高圧タービンの最後段に位置するバケットに生じる損傷を最小限に抑えることができる蒸気タービンの風損防止装置を提供する。【解決手段】高圧タービン１１０と中圧タービン１２０と低圧タービン１３０とを含むタービンユニット１００と、低圧タービンを経由した蒸気が供給されて熱交換が行われる凝縮器２００と、凝縮器が未作動の条件下で中圧タービンが加速して、高圧タービンの出口端で温度が急上昇することを最小化するために、高圧タービンの入口端に追加の蒸気を供給する蒸気供給部４００と、高圧タービンの出口端における温度と内部圧力を感知する感知部と、感知部で感知された温度と圧力データが入力され、蒸気供給部に供給される蒸気量を制御する制御部とを含む蒸気タービンの風損防止装置。【選択図】図１
2018003829.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧タービンと中圧タービンと低圧タービンとを含むタービンユニットと、
前記低圧タービンを経由した蒸気が供給されて熱交換が行われる凝縮器と、
前記タービンユニットの運転時に発生した蒸気が凝縮された後に、凝縮水に変換されて貯蔵されるタンクユニットと、
前記凝縮器が未作動の条件下で前記中圧タービンが加速して、前記高圧タービンの出口端で温度が急上昇することを最小化するために、前記高圧タービンの入口端に追加の蒸気を供給する蒸気供給部と、
前記高圧タービンの出口端における温度と内部圧力を感知する感知部と、
前記感知部で感知された温度と圧力データが入力され、前記蒸気供給部に供給される蒸気量を制御する制御部とを含む蒸気タービンの風損防止装置。
【請求項２】
前記蒸気供給部は、前記高圧タービンを構成するタービンのうち、第２段タービンと第３段タービンとの間に向かって延びた延長管と、
前記延長管に蒸気を供給する蒸気発生部と、
前記延長管の延びた任意の位置に位置し、前記制御部によって開度量が制御される第１調節バルブと、
を含む請求項１に記載の蒸気タービンの風損防止装置。
【請求項３】
前記延長管は、前記高圧タービンのシャフトを基準として直交した状態で前記高圧タービンに備えられたタービンブレードの側面位置から蒸気を供給する請求項２に記載の蒸気タービンの風損防止装置。
【請求項４】
前記延長管は、端部がノズル形態からなる請求項２または請求項３に記載の蒸気タービンの風損防止装置。
【請求項５】
前記延長管は、前記高圧タービンの回転方向に蒸気を供給する請求項２から請求項４の何れか一項に記載の蒸気タービンの風損防止装置。
【請求項６】
前記延長管は、高圧タービンの回転方向に蒸気を供給するためにタービンブレードに向かって延在する第１延長管と、
前記第１延長管の反対位置に位置し、前記タービンブレードの回転方向に蒸気を供給するために延在する第２延長管と、を含む請求項２に記載の蒸気タービンの風損防止装置。
【請求項７】
前記高圧タービンの出口端に一端が連結され、他端は前記タンクユニットに連結され、前記高圧タービンの入口端に供給された蒸気が排出されるようにするための還水管が備えられる請求項１から請求項６の何れか一項に記載の蒸気タービンの風損防止装置。
【請求項８】
前記還水管には、排出される蒸気量を調節する第２調節バルブが備えられた請求項７に記載の蒸気タービンの風損防止装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記第２段タービンと第３段タービンとの間の圧力降下による圧力データに応じて、前記蒸気供給部に供給される蒸気の圧力を制御する請求項２に記載の蒸気タービンの風損防止装置。
【請求項１０】
前記蒸気供給部には、前記高圧タービンに供給される前記追加の蒸気の圧力を前記制御部によって変化させながら供給するために、前記延長管に設けられた圧力調節部をさらに含む請求項２から請求項６の何れか一項に記載の蒸気タービンの風損防止装置。
【請求項１１】
前記中圧タービンから排出された蒸気は、地域暖房のための暖房水が貯蔵される地域熱供給貯蔵タンクに貯蔵される請求項１から請求項１０の何れか一項に記載の蒸気タービンの風損防止装置。
【請求項１２】
高圧タービンと中圧タービンと低圧タービンとを含むタービンユニットと、
前記低圧タービンを経由した蒸気が供給されて熱交換が行われる凝縮器と、
前記タービンユニットの運転時に発生した蒸気が凝縮された後に、凝縮水に変換されて貯蔵されるタンクユニットと、
前記凝縮器が未作動の条件下で前記中圧タービンが加速して、前記高圧タービンの出口端で温度が急上昇することを最小化するために、前記高圧タービンの入口端と出口端に追加の蒸気を供給する蒸気供給部と、
前記高圧タービンの出口端における温度と内部圧力を感知する感知部と、
前記感知部で感知された温度と圧力データが入力され、前記高圧タービンの最後段で損傷が発生しないように前記蒸気供給部に供給される蒸気量を制御する制御部とを含む蒸気タービンの風損防止装置。
【請求項１３】
前記蒸気供給部は、前記高圧タービンを構成するタービンのうち、第２段タービンと第３段タービンとの間に向かって延びた第１延長管と、
前記高圧タービンの最後段に向かって延びた第３延長管と、
前記第１および第３延長管に蒸気を供給する蒸気発生部と、
を含む請求項１２に記載の蒸気タービンの風損防止装置。
【請求項１４】
前記第１および第３延長管が延在する任意の位置に位置し、前記制御部によって開度量が制御される第１調節バルブが備えられる請求項１３に記載の蒸気タービンの風損防止装置。
【請求項１５】
前記制御部は、前記第１および第３延長管に同時に蒸気が供給されるように制御するか、前記第１延長管または第３延長管のいずれか１つの延長管にのみ蒸気が供給されるように制御する請求項１３に記載の蒸気タービンの風損防止装置。
【請求項１６】
前記制御部は、前記第１および第３延長管に同時に蒸気が供給される場合、前記第１延長管と前記第３延長管に供給される蒸気の圧力を互いに異なるように制御する請求項１３に記載の蒸気タービンの風損防止装置。
【請求項１７】
前記高圧タービンの出口端に一端が連結され、他端は前記タンクユニットに連結され、前記高圧タービンの入口端に供給された蒸気が排出されるようにするための還水管が備えられる請求項１３に記載の蒸気タービンの風損防止装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気タービンが作動しながら高圧タービンの出口端における温度上昇によるブレードへの損傷を最小化するための蒸気タービンの風損防止装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、熱併合発電のために高圧タービンと中圧タービンがスタートアップされた後に、地域熱供給貯蔵タンクに蒸気を供給する場合、凝縮器が未稼働の状態で中圧タービンのスピードアップ（ｓｐｅｅｄ  ｕｐ）が行われると、当該高圧タービンが回転中の状態において、当該高圧タービンの出口端の温度が急激に上昇する風損（Ｗｉｎｄａｇｅ  Ｌｏｓｓ）現象が発生する。
【０００３】
当該高圧タービンは、このような現象が持続する場合、多段式タービンとして構成されている高圧タービン内において、最後段に位置するタービンが、風損による熱で加熱され続け、その結果、高圧タービンの最後段に位置するバケットが損傷する問題が誘発されることがある。
【０００４】
当該最後段に位置するバケットは、一例として、高圧タービンを構成する複数段のタービンのうち、第６段または第７段タービンに位置するタービンに相当するが、当該段に位置するタービンが損傷する場合、運転を中止しなければならない問題が発生することがある。
【０００５】
特に、熱併合発電を同時に行う場合、地域暖房も同時に中断されることがあり、当該高圧タービンの安定した運転と熱併合発電の安定した稼働のために風損を最小限に抑えることが可能な方策が必要になった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の実施形態は、高圧タービンと中圧タービンおよび地域熱供給貯蔵タンクがスタートアップされていというる条件下で、当該高圧タービンの内部に生じた風損によって当該高圧タービンの最後段に位置するバケットに生じる損傷を最小限に抑えることができる蒸気タービンの風損防止装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１実施形態に係る蒸気タービンの風損防止装置は、高圧タービンと中圧タービンと低圧タービンとを含むタービンユニットと、当該低圧タービンを経由して供給される蒸気との熱交換が行われる凝縮器と、当該タービンユニットの運転時に発生した蒸気を凝縮することで、当該蒸気を凝縮水に変換して貯蔵するタンクユニットと、当該凝縮器が未作動の条件下で当該中圧タービンが加速し、それにより、当該高圧タービンの出口端で温度が急上昇する際、当該出口端での当該温度の上昇幅を最小化するために、当該高圧タービンの入口端に追加の蒸気を供給する蒸気供給部と、当該高圧タービンの出口端における温度と内部圧力を感知する感知部と、当該感知部で感知された温度と圧力データを制御入力として受け取り、当該当該制御入力に応じて、蒸気供給部に供給される蒸気量を制御する制御部とを含む。
【０００８】
当該蒸気供給部は、当該高圧タービンを構成する多段式のタービンのうち、第２段タービンと第３段タービンとの間の位置に向かって延在するように設けられている延長管と、当該延長管に蒸気を供給する蒸気発生部と、当該延長管が延在する区間内における任意の位置に設けられ、当該制御部によって開度量が制御される第１調節バルブとを含む。
【０００９】
当該延長管は、当該高圧タービンのシャフトに対して直交する方向を向いた状態で当該高圧タービンに備えられたタービンブレードの側面位置から蒸気を供給するように構成されていることを特徴とする。
当該延長管は、端部の形状がノズル形態となるように形成されていることを特徴とする。
当該延長管は、当該高圧タービンの回転方向に蒸気を供給するように構成されていることを特徴とする。
当該延長管は、高圧タービンの回転方向に蒸気を供給するためにタービンブレードに向かって延在するように設けられた第１延長管と、当該第１延長管の反対側に位置し、当該タービンブレードの回転方向に蒸気を供給するために延在するように設けられた第２延長管とを含む。
【００１０】
当該高圧タービンの出口端に一端が連結され、他端は当該タンクユニットに連結され、当該高圧タービンの入口端に供給された蒸気が排出されると、当該排出された蒸気を当該タンクユニットへと還流させるための還水管が備えられたことを特徴とする。
当該還水管には、排出され、還流させられる蒸気量を調節する第２調節バルブが備えられたことを特徴とする。
【００１１】
当該制御部は、当該第２段タービンと第３段タービンとの間において生じた圧力降下を計測して得られる圧力データに応じて、当該蒸気供給部に供給される蒸気の圧力を制御することを特徴とする。
【００１２】
当該蒸気供給部には、当該高圧タービンに供給される追加の蒸気の圧力を当該制御部の制御動作によって変化させながら供給するために、当該延長管に設けられた圧力調節部をさらに含む。
【００１３】
当該中圧タービンから排出された蒸気は、地域暖房のための暖房水が貯蔵される地域熱供給貯蔵タンクに貯蔵されることを特徴とする。
【００１４】
本発明の第２実施形態に係る蒸気タービンの風損防止装置は、高圧タービンと中圧タービンと低圧タービンとを含むタービンユニットと、当該低圧タービンを経由して供給された蒸気との熱交換が行われる凝縮器と、当該タービンユニットの運転時に発生した蒸気を凝縮することにより、当該蒸気を凝縮水に変換して貯蔵するタンクユニットと、当該凝縮器が未作動の条件下で当該中圧タービンが加速し、それにより、当該高圧タービンの出口端で温度が急上昇する際、当該出口端での当該温度の上昇幅を最小化するために、当該高圧タービンの入口端と出口端に追加の蒸気を供給する蒸気供給部と、当該高圧タービンの出口端における温度と内部圧力を感知する感知部と、当該感知部で感知された温度と圧力データを制御入力として受け取り、当該制御入力に応じて、当該出口端で損傷が発生しないように当該蒸気供給部に供給される蒸気量を制御する制御部とを含む。
【００１５】
当該蒸気供給部は、当該高圧タービンを構成する多段式のタービンのうち、第２段タービンと第３段タービンとの間の位置に向かって延在するように設けられている第１延長管と、当該高圧タービンの最後段に向かって延在するように設けられている第３延長管と、当該第１および第３延長管に蒸気を供給する蒸気発生部とを含む。
当該蒸気供給部には、当該第１および第３延長管が延在する区間内の任意の位置に設けられ、当該制御部によって開度量が制御される第１調節バルブがさらに備えられる。
【００１６】
当該制御部は、当該第１および第３延長管に同時に蒸気が供給されるように制御するか、当該第１延長管または第３延長管のいずれか１つの延長管にのみ蒸気が供給されるように蒸気供給量を制御することを特徴とする。
当該制御部は、当該第１および第３延長管に同時に蒸気が供給される場合、当該第１延長管と当該第３延長管にそれぞれ供給される蒸気の圧力が互いに異なる圧力となるように制御することを特徴とする。
【００１７】
当該高圧タービンの入口端に供給された追加の蒸気は、当該高圧タービンの出口端から排出された後に、当該高圧タービンの出口端に一端が連結され、他端が当該タンクユニットに連結された還水管に供給されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の実施形態によれば、地域熱供給貯蔵タンクが備えられた蒸気タービンがスタートアップした後に発生し得る風損現象を安定的に抑制可能であり、高圧タービンの損傷を最小限に抑えることができる。
また、本発明の実施形態によれば、高圧タービンに供給すべき追加の蒸気の量として最適な追加蒸気供給量を演算した後に追加の蒸気を供給するので、凝縮器を起動しなくてもタービンユニットの経済的な運用が可能になる。
また、本発明の実施形態によれば、高圧タービンの入口端と出口端にそれぞれ追加の蒸気を供給可能で、高圧タービンの温度上昇を最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る蒸気タービンの風損防止装置を示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る延長管の多様な実施例を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る延長管の多様な実施例を示す図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る制御部および前記制御部と連携された周辺構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る蒸気タービンの風損防止装置の作動状態図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る蒸気タービンの風損防止装置を示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る蒸気タービンの風損防止装置の作動状態図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る蒸気タービンの風損防止装置の作動状態図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の第１実施形態に係る蒸気タービンの風損防止装置について、図面を参照して説明する。添付した図１は、本発明の第１実施形態に係る蒸気タービンの風損防止装置を示す図であり、図２〜図３は、本発明の第１実施形態に係る延長管の多様な実施例を示す図であり、図４は、本発明の第１実施形態に係る制御部および当該制御部と連携動作するように構成された周辺構成を示すブロック図である。
【００２１】
添付した図１〜図４を参照すれば、本実施形態に係る蒸気タービンの風損防止装置は、蒸気を使用する高圧タービン１１０において蒸気が供給されていない状態で運転中に特定位置で温度が急上昇しないように追加の蒸気を供給する。これにより、本実施形態に係る風損防止装置によれば、風損（Ｗｉｎｄａｇｅ  Ｌｏｓｓ）によって高圧タービン１１０の最後段に位置するバケットに生じる損傷を可能な限り最小化することができる。
【００２２】
また、本発明は、タービンユニット１００を経由して温度が低下した高温の蒸気を地域熱併合発電のための熱源として再使用してエネルギー再使用効率を向上させようとする。
【００２３】
このような特徴を有する本発明は、タービンユニット１００と、凝縮器２００と、タンクユニット３００と、蒸気供給部４００と、感知部５００と、制御部６００とを含んで構成される。
【００２４】
タービンユニット１００は、高圧タービン１１０と中圧タービン１２０と低圧タービン１３０とを含み、高圧タービン１１０のシャフトには発電機２が連結されているので、発電機２に回転力を伝達することができる。
【００２５】
高圧タービン１１０は、一例として、第１段〜第ｎ＋１段タービンで構成される多段式のタービンであるが、一例として、高圧タービン１１０は、第１段タービンから第７段タービンで構成される。中圧タービン１２０と低圧タービン１３０との間を連結するシャフトにはクラッチ３が設けられ、低圧タービン１３０に回転力を伝達するために中圧タービン１２０と連結している状態と当該連結が解除された状態をクラッチ３により交互に切り替えることで断続的な連結状態が実現される。
【００２６】
凝縮器２００は、低圧タービン１３０の下側に位置し、凝縮器２００内部では、熱交換管（図示せず）が凝縮器２００内を複数回通過するような態様で特定の長さにわたり屈曲しながら延在している。前記凝縮器２００は、低圧タービン１３０の蒸気が供給されると、低圧タービン１３０から供給された蒸気を熱交換により中温の蒸気に変化させる。
【００２７】
タンクユニット３００は、高圧タービン１１０の出口端１１２から排出された蒸気を回収して貯蔵するタンクであって、所定の大きさを有し特定個数のタンクで構成される。
【００２８】
タンクユニット３００は、タービンユニット１００のうち、高圧タービン１１０の運転時に発生した蒸気を凝縮することにより、当該蒸気を凝縮水に変換して貯蔵する。
【００２９】
蒸気供給部４００は、凝縮器２００が未作動の条件下で中圧タービン１２０が加速し、それにより高圧タービン１１０の出口端１１２で温度が急上昇する際、出口端１１２での温度上昇幅を最小化するために、前記高圧タービン１１０の入口端１１１に追加蒸気を供給する。
【００３０】
蒸気供給部４００は、高圧タービン１１０を構成する多段式のタービンのうち、第２段タービンと第３段タービンとの間の位置に向かって延在するように設けられている延長管４１０と、前記延長管４１０に蒸気を供給する蒸気発生部４２０と、延長管４１０の延びた任意の位置に位置し、制御部６００によって開度量が制御される第１調節バルブ４３０とを含む。
【００３１】
高圧タービン１１０の外殻をなす外部筐体には、第２段タービンと第３段タービンとの間の箇所を点検するために、点検ホールが予め形成されており、延長管４１０は、高圧タービン１１０の外部筐体の外から当該点検ホールを経由して第２段タービンと第３段タービンとの間の位置に向かって延在している。
【００３２】
延長管４１０は、通常の円形断面を有する配管またはチューブで構成され、熱損失が最小化されるように外周面に断熱のための断熱パッド（図示せず）が備えられていて、延長管４１０に蒸気が供給される場合にも外部への熱損失を最小限に抑えることができる。
【００３３】
蒸気発生部４２０は、前記延長管４１０に蒸気を供給するために、一例として、ボイラユニットを用いて構成されるが、当該ボイラユニットは、メインボイラと補助ボイラとで構成されてもよい。その場合、メインボイラは、延長管４１０に蒸気を供給するが、メインボイラに故障が発生したり、メインボイラが誤作動時を起こしたりした場合には補助ボイラが作動して、延長管４１０に蒸気を安定的に供給することができる。
【００３４】
蒸気発生部４２０は、上述したボイラユニットとして構成される以外にも、蒸気を発生することが可能な任意の構成を有していてもよいことを明らかにしておく。
【００３５】
上述した追加の蒸気は、延長管４１０を通して出口端１１２に供給される。従って、高温の流体が停滞することにより高温状態が維持される出口端１１２に当該追加の蒸気が移動すると、流体を移動させる流れを誘発する。その結果、当該追加の蒸気は、後述する還水管５０に高温の熱エネルギーを有する気体とともに移動するので、出口端１１２が過熱する現象を予防することができ、蒸気の循環移動状態を維持することができる。
【００３６】
以上より、本実施形態によれば、風損の発生により高圧タービン１１０の出口端１１２で温度が急上昇する現象を最小限に抑えることができる。
【００３７】
第１調節バルブ４３０は、延長管４１０を通して高圧タービン１１０に供給される蒸気の供給量を制御するために備えられ、後述する制御部６００によって開度量が選択的に制御される。
【００３８】
添付した図２を参照すれと、本実施形態に係る延長管４１０は、高圧タービン１１０のシャフトに対して直交する方向を向いた状態で高圧タービン１１０に備えられたタービンブレード１１４の側面位置から蒸気を供給するように配置される。
【００３９】
タービンブレード１１４は、特定方向に回転するが、高圧タービン１１０に蒸気が供給されない状態でタービンの回転が行われる場合、高圧タービン１１０の出口端１１２における温度が過熱する風損（Ｗｉｎｄａｇｅ  Ｌｏｓｓ）が発生することがある。
【００４０】
そこで、本実施形態によれば、そのような風損現象を最小限に抑えるようにタービンブレード１１４の回転方向に蒸気を供給するようにし、高圧タービン１１０の段数が増加する方向に向かって延長管４１０の管軸が延在すると共に、延長管４１０の端部がタービンブレード１１４の回転する方向を向くように延在している。
【００４１】
延長管４１０は、高圧タービン１１０を構成する第２段タービンと第３段タービンとの間の位置に向かって延在する端部の形状がノズル形態となるように形成され、この場合、ノズルは、単一ノズルまたは複数のノズルで構成される。
【００４２】
延長管４１０の端部がノズルで構成される場合、蒸気の噴出速度を向上させることが可能であり、第２段タービンと第３段タービンの間の位置に向かって高速で噴射される蒸気を供給することができる。
【００４３】
添付した図３または図５を参照すれと、本実施形態に係る延長管４１０は、図１と図２を用いて上述した実施形態とは異なり、第１延長管４１２と第２延長管４１４とを含んで構成される。第１、第２延長管４１２、４１４は、説明の理解のために一例として示したもので、必ずしも図面に示された形態に限定されない。ただし、延長管４１０を構成する構成部材の配置状態は図１と図２を用いて上述した実施形態と類似した配置状態であってもよいし、延長管４１０を構成する構成部材の個数も変更可能である。
【００４４】
第１、第２延長管４１２、４１４を通してタービンブレード１１４に蒸気を供給することで、高圧タービン１１０の内部において無蒸気状態が維持されないようにするとよい。
【００４５】
第１延長管４１２は、高圧タービン１１０の回転方向に蒸気を供給するためにタービンブレード１１４に向かって延在するように設けられ、第２延長管４１４は、第１延長管４１２とは反対側の位置に配置され、タービンブレード１１４の回転方向に蒸気を供給するためにタービンブレード１１４に向かって延在するように設けられている。
【００４６】
第１延長管４１２と第２延長管４１４の配置状態は、必ずしも図面に示されたレイアウトに従って配置された状態に限定されず、多様に変更可能である。一例として、高圧タービン１１０の正面を基準として第１延長管４１２が左側から１２時方向に向かって延在し、第２延長管４１４は、右側下端から６時方向に向かって延在するように第１延長管４１２と第２延長管４１４を配置してもよい。
【００４７】
この場合、第１、第２延長管４１２、４１４からタービンブレード１１４に向かって噴射された蒸気は矢印方向にそれぞれ供給され、前記タービンブレード１１４は点線の矢印方向に回転する。
【００４８】
この場合、タービンブレード１１４は、第１、第２延長管４１２、４１４から追加の蒸気が供給される位置が異なるが、当該追加の蒸気が高圧タービン１１０の内部において軸方向に沿って出口端１１２まで容易に移動可能であり、高圧タービン１１０の出口端の位置に移動した追加の蒸気が、高温状態のまま維持される気体を出口端１１２に強制的に移動させて、高圧タービン１１０の出口端１１２の温度上昇を抑制することができる。
【００４９】
したがって、高圧タービン１１０の出口端１１２における風損（Ｗｉｎｄａｇｅ  Ｌｏｓｓ）によって、高圧タービン１１０の最後段に位置するバケットを損傷させることなく安定的に使用することができる。
【００５０】
本実施形態に係る蒸気タービンの風損防止装置には、前記高圧タービン１１０の出口端１１２に一端が連結され、他端はタンクユニット３００に連結された還水管５０が備えられ、高圧タービン１１０の入口端１１１に供給された蒸気が出口端１１２から排出されると、排出された当該蒸気は還水管５０を通ってタンクユニット３００に還流させられるようになっている。
【００５１】
還水管５０には、出口端１１２から排出される蒸気量を調節する第２調節バルブ５２が備えられる。還水管５０は、１つまたは複数個の管で構成可能であり、管の本数は特に限定されない。また、出口端１１２に移動した高温の気体と混合された追加の蒸気がともに還水管５０へと排出される。
【００５２】
添付した図４〜図５を参照すれば、本実施形態に係る感知部５００は、高圧タービン１１０の出口端１１２における温度を感知するための温度センサを含む。温度センサは、高温の温度条件下で破損せず安定して作動するように構成され、当該温度センサは、内部圧力を感知する圧力センサをさらに含んで構成されるようにしてもよい。
【００５３】
感知部５００で感知された温度データは制御部６００に送信され、前記制御部６００は、蒸気供給部４００に対する制御を実施する。
【００５４】
一例として、制御部６００は、第２段タービンと第３段タービンとの間における圧力降下を計測して得られた圧力データに応じて、前記蒸気供給部４００に供給される蒸気の圧力を制御するようにしてもよい。
【００５５】
高圧タービン１１０は、第１段タービンから第ｎ＋１段タービンまで段数が増加するほど大きな圧力降下が発生する。従って、制御部６００は、当該圧力降下の増加に応じて、追加的に供給される追加の蒸気に対して適切な圧力補償が行われるように蒸気供給圧を制御する。このようにして、制御部６００は、最適な圧力を維持した状態で高圧タービン１１０に追加の蒸気を供給させるように蒸気供給圧を制御することができる。前記第１段タービンから第ｎ＋１段タービンまでの段数に応じた圧力降下の値は、タービンの製造会社から提供される圧力データ値を用いて事前に制御部６００に入力しておけば、上述したように蒸気の圧力を手軽に制御することができる。
【００５６】
例えば、第２段タービンと第３段タービンとの間では、段数の変化によって圧力降下による圧力差が発生する。従って、このような圧力降下の大きさを制御変数として考慮して、延長管４１０に供給される追加の蒸気の供給圧力を高圧タービン１１０の当該段数に応じて制御しながら追加の蒸気を供給可能である。その結果、出口端１１２に容易に追加の蒸気を移動させることができる。
【００５７】
蒸気供給部４００には、高圧タービン１１０に供給される追加の蒸気の圧力を制御部６００の制御動作によって変化させながら供給するために、延長管４１０に設けられた圧力調節部７００が備えられる。圧力調節部７００は、別途のバルブで構成されるとしてもよいし、特にバルブの個数を限定しない。また、圧力調節部７００によって追加の蒸気の供給圧力が容易に調節可能で、高圧タービン１１０の風損を最小限に抑えることができる。
【００５８】
中圧タービン１２０から排出された蒸気は、地域暖房のための暖房水が貯蔵される地域熱供給貯蔵タンク８００に貯蔵される。地域熱供給貯蔵タンク８００は、地域熱併合発電のために備えられる構成であり、高温の蒸気が貯蔵され、地域熱供給貯蔵タンク８００に別途の配管（図示せず）が連結され、貯蔵された暖房水は暖房が必要な地域に供給される。
【００５９】
次に、本発明の第２実施形態に係る蒸気タービンの風損防止装置について、図面を参照して説明する。
【００６０】
添付した図６〜図８を参照すれと、高圧タービン１１０と中圧タービン１２０と低圧タービン１３０とを含むタービンユニット１００と、低圧タービン１３０を経由して供給される蒸気との熱交換が行われる凝縮器２００と、タービンユニット１００の運転時に発生した蒸気を凝縮することにより、当該蒸気を凝縮水に変換して貯蔵するタンクユニット３００と、凝縮器２００が未作動の条件下で中圧タービン１２０が加速し、それにより、高圧タービン１１０の出口端１１２で温度が急上昇する際に、出口端１１２での当該温度の上昇幅を最小化するために、高圧タービン１１０の入口端１１１と出口端１１２に追加の蒸気を供給する蒸気供給部４０００と、高圧タービン１１０の出口端１１２における温度と内部圧力を感知する感知部５００と、感知部５００で感知された温度と圧力データを制御入力として受け取り、出口端１１２で損傷が発生しないように蒸気供給部４０００に供給される蒸気量を制御するように構成されている制御部６００（図４参照）とを含む。
【００６１】
本実施形態に係る蒸気タービンの風損防止装置は、蒸気を使用する蒸気タービンで発生した高温の蒸気を用いてタービンユニット１００の運転を実施する時、高圧タービン１１０の出口端１１２において蒸気が供給されない状態で温度が急上昇しないように追加の蒸気を供給して、出口端１１２に停滞した高温の気体を追加の蒸気とともに排出させて、風損（Ｗｉｎｄａｇｅ  Ｌｏｓｓ）によって高圧タービン１１０内の最後段に位置するバケットに生じる損傷を最小限に抑えることができる。
【００６２】
特に、本実施形態によれば、蒸気供給部４０００は、延長管４１００を備え、延長管４１００が高圧タービン１１０の入口端１１１と出口端１１２に向かってそれぞれ延在するように設けられ、後述する制御部６００によって入口端１１１と出口端１１２に同時に追加の蒸気が供給されるか、入口端１１１または出口端１１２のいずれか１ヶ所にのみ選択的に追加の蒸気が供給されるように構成されている。
【００６３】
この場合、高圧タービン１１０の出口端１１２の温度状態に応じて追加の蒸気の供給位置を選択して、風損（Ｗｉｎｄａｇｅ  Ｌｏｓｓ）による問題を最小化することができる。
【００６４】
本実施形態によれば、風損防止装置における主要な構成が上述した第１実施形態と類似しているので、第１実施形態と異なる構成を有する蒸気供給部４０００を重点的に説明する。
【００６５】
蒸気供給部４０００は、凝縮器２００が未作動の条件下で中圧タービン１２０が加速（ｓｐｅｅｄ  ｕｐ）し、それにより、高圧タービン１１０の出口端１１２で温度が急上昇する際に、出口端１１２での当該温度の上昇幅を最小化するために、高圧タービン１１０の入口端１１１に追加蒸気を供給する。
【００６６】
高圧タービン１１０を構成する多段構成のタービンのうち、第２段タービンと第３段タービンとの間の位置に向かって延在するように設けられている第１延長管４１００と、高圧タービン１１０の最後段に向かって延在するように設けられている第３延長管４２００と、第１および第３延長管４１００、４２００に蒸気を供給する蒸気発生部４３００とを含む。
【００６７】
第１および第３延長管４１００、４２００は、通常の円形断面を有する配管またはチューブで構成され、熱損失が最小化されるように外周面に断熱のための断熱パッド（図示せず）が備えられていて、第１および第３延長管４１００、４２００に蒸気が供給される場合にも外部への熱損失を最小化することができる。
【００６８】
断熱パッドは、外気の温度が低温のまま維持される場合、外部への熱損失を遮断して、蒸気発生部４３００で発生した追加の蒸気の温度損失を最小化することができる。
【００６９】
蒸気発生部４３００は、前記第１および第３延長管４１００、４２００に蒸気を供給するためのボイラユニットを用いて構成することができるが、当該ボイラユニットは、メインボイラと補助ボイラとで構成される。
【００７０】
第１延長管４１００は、高圧タービン１１０を構成する第２段タービンと第３段タービンとの間の位置に向かって延在するように設けられ、第３延長管４２００は、高圧タービン１１０内の最後段数のタービンまたはこれに隣接した段位置のタービンに向かって延在するように設けられている。
【００７１】
添付した図７を参照すれば、本実施形態に係る制御部６００は、前記第１および第３延長管４１００、４２００に同時に蒸気が供給されるように制御するか、第１延長管４１００または第３延長管４２００のいずれか１つの延長管にのみ蒸気が供給されるように蒸気供給圧を制御することができる。
【００７２】
制御部６００は、高圧タービン１１０に向かって延在するように設けられている第１および第３延長管４１００、４２００に同時に蒸気が供給されるように蒸気供給圧を制御する場合、高圧タービン１１０の最後段に位置するバケットの周辺における高温状態を最短時間で低温状態に変化させることができる。この場合、高圧タービン１１０の出口端１１２のバケットが損傷する現象を最小限に抑えることができ、安全性と効率性が同時に向上する。
【００７３】
添付した図８を参照すれと、本実施形態に係る制御部６００は、第１および第３延長管４１００、４２００に同時に蒸気が供給される場合、第１延長管４１００と第３延長管４２００に供給される蒸気の圧力を互いに異なった圧力となるように制御することができる。例えば、第１延長管４１００に供給される追加の蒸気の圧力は、第３延長管４２００に供給される追加の蒸気よりも圧力が高くなるように供給して、風損による過熱現象を最小化することができる。
【００７４】
第１延長管４１００に供給される追加の蒸気の圧力を第３延長管４２００に供給される追加の蒸気の圧力よりも相対的に高くする理由は、高圧タービン１１０の最後のタービン段まで蒸気を供給されるための十分な圧力エネルギーを維持するためである。
【００７５】
本実施形態に係る蒸気タービンの風損防止装置には、高圧タービン１１０の出口端１１２に一端が連結され、他端がタンクユニット３００に連結された還水管５０がさらに備えられ、高圧タービン１１０の入口端１１１に供給された追加の蒸気は、出口端１１２から還水管５０に排出され、タンクユニット３００に還流させられる。
【００７６】
本実施形態に係る蒸気タービンの風損防止装置には、第１および第３延長管４１００、４２００が延在する区間内の任意の位置に設けられ、制御部６００によって開度量が制御される第１調節バルブ４４００がさらに備えられる。第１調節バルブ４４００は、追加の蒸気の供給量に応じて開度量が増加または減少するように作動するので、高圧タービン１１０の内部温度と圧力に応じて最適な条件で追加の蒸気が供給されるように作動する。
【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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