(57)【要約】【課題】蒸気漏出を阻止する蒸気シールヘッダを用いた蒸気タービンを提供すること。【解決手段】加圧機械用の蒸気シールヘッダ（ＳＳＨ）（１３０）の蒸気の圧力を調節するための方法（３００）及びシステムが提供される。ＳＳＨ（１３０）において、蒸気の圧力は、加圧機械（１００）の作動ステータスに応じて調節することができる。可変圧力ＳＳＨシステム（１３０）は、加圧機械（１００）の圧力パッキンを最適圧力範囲内に維持することができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械（１００）の効率を高めるよう構成されたシールシステムであって、当該システムが、
固定ハウジング（１１２、１１４、１１６）により部分的に内封される回転可能シャフトと、前記シャフト及び前記ハウジング間の区域により定められる流路とを含む加圧機械（１００）と、
前記加圧機械（１００）から流体が漏出するのを実質的に妨げるように構成された圧力パッキン（１２８）と、前記加圧機械（１００）の作動ステータスに応じて大きさが変化する最適圧力範囲に前記圧力パッキン（１２８）を維持するよう構成されたヘッダ（１３０）とを含み、前記加圧機械（１００）内の流体の流れを制御するよう構成されたシャフトシールシステム（２００）と、
前記最適圧力範囲に前記ヘッダ（１３０）を調節するよう構成され、前記ヘッダ（１３０）内の流体の一部を除去するよう適合されたバルブを含むヘッダブリードシステムと、
前記最適圧力範囲を決定するよう構成されたコントローラ（１４２）と
を備えており、前記最適圧力により、可変圧力を有するヘッダ（１３０）と共に前記シャフトシールシステム（２００）を作動させることができるようになる、シールシステム。
【請求項２】
前記流体が蒸気を含む、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記加圧機械（１００）が蒸気タービンを含む、請求項２記載のシステム。
【請求項４】
前記作動ステータスが、始動条件、部分負荷条件、又は全負荷条件のうちの少なくとも１つを含む、請求項１記載のシステム。
【請求項５】
前記バルブ（１３６）が、前記バルブの下流側に位置付けられる構成部品と一体化される、請求項３記載のシステム。
【請求項６】
前記バルブ（１３６）により、蒸気が前記ヘッダ（１３０）から流出して前記構成部品に流入できるようになる、請求項５記載のシステム。
【請求項７】
前記構成部品が、前記蒸気タービンに付属した凝縮器システム（１４０）を含む、請求項６記載のシステム。
【請求項８】
前記コントローラ（１４２）が、以下のステップ（３００）：
前記加圧機械の作動ステータスを判定するステップ（３２０）と、
前記ヘッダ（１３０）に流入する流体流量を決定するステップと、
前記ヘッダ（１３０）から流出する流体流量を決定するステップと
を実行するよう構成された制御システムを含む、請求項１記載のシステム。
【請求項９】
前記コントローラが前記バルブ（１３６）の位置を決定する、請求項８記載のシステム。
【請求項１０】
前記ヘッダ（１３０）の可変圧力がほぼ大気圧を上回る圧力から最適性能圧力付近までの範囲を含む、請求項１記載のシステム。
【請求項１１】
前記範囲が約１５．５ポンド毎平方インチ〜約５０ポンド毎平方インチである、請求項１０記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全体的に、蒸気タービンのような加圧機械の効率を高めるための方法及びシステムに関し、より詳細には、蒸気漏出を阻止する蒸気シールヘッダを用いた蒸気タービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
限定ではないが、蒸気タービンのような種々のタイプの加圧機械が発電用途で使用されている。蒸気タービンは、１つ又はそれ以上のタービンユニットを有することができ、各々がある圧力範囲内で作動する。これらのユニットは、高圧（ＨＰ）タービンユニット、中圧（ＩＰ）タービンユニット、及び低圧（ＬＰ）タービンユニットを含むことができる。各タービンユニットは、シャフトを部分的に内封する固定ハウジングを有することができる。１つ又はそれ以上のタービン段をシャフトの周りに軸方向に配置することができ、各タービン段は、シャフト上に円周方向に装着された複数のタービンブレードを有することができる。蒸気流路は、ハウジングとシャフトとの間の区域とみなすことができる。通常の作動条件下では、加圧蒸気がタービンユニットに噴出され、これが複数のタービンブレードを回転し、シャフトを回転させるようにする。通常、シャフトは、固定ハウジングを貫通し、発生した回転パワーをタービンユニットの外部に伝達する。
【０００３】
シャフトとタービンユニットの固定ハウジングとの間のクリアランスは、加圧蒸気をユニットから漏出させる可能性があり、或いは、ユニット内に空気を流入させる可能性がある。種々の公知の解決手法では、圧力パッキン及び／又は真空パッキンなどの技術を用いて漏出を低減している。
【０００４】
圧力パッキンからタービン室への蒸気漏出を阻止するために、圧力パッキン及び真空パッキンに加えてシャフトシールシステムを更に利用することができる。典型的には、シャフトシールシステムは、通常は所定圧力に維持される蒸気シールヘッダ（Ｓｔｅａｍ  Ｓｅａｌ  Ｈｅａｄｅｒ（ＳＳＨ））を含む。蒸気タービンの通常の作動条件下では、ＳＳＨは、ＨＰ及びＩＰタービンにおいて圧力パッキンから漏出した蒸気を捕捉して当該蒸気を配向し、ＬＰタービンにおいて真空パッキンをシールすることができる。シャフトシールシステムはまた、蒸気パッキン排気装置（ＳＰＥ）を含むことができ、シャフトシールシステムにおいて真空を維持し、過剰蒸気を排出することができる。
【０００５】
典型的には、公知の蒸気シールシステムでは、ＳＳＨは、圧力調整器により一定圧力に維持することができ、低圧力のときには、補助ボイラからの外部蒸気が供給され、高圧力のときには、過剰蒸気は凝縮器に配向される。通常の作動条件下では、蒸気タービン負荷の変化はＨＰ及びＩＰからの蒸気の量を変化させ、すなわち、負荷が増大すると補助ボイラの蒸気はもはや必要ではなく、補助ボイラ蒸気の生成は、始動時及び比較的低負荷時にのみ必要とされる。ＳＳＨ圧力設定点が高くなるほど、補助ボイラがより大きくなる。全負荷では、ＳＳＨ圧力が低いほど低効率になる。現行のシステムは、欠陥のあるＳＳＨ設定点を利用していた。
【０００６】
従って、一部の公知の蒸気シールシステムの上述の問題に対処する改善された蒸気シール方法及びシステムに対する要望がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５３４４１６０号明細書
【発明の概要】
【０００８】
本発明の１つの実施形態によれば、機械（１００）の効率を高めるよう構成されたシールシステムであって、固定ハウジング（１１２、１１４、１１６）により部分的に内封される回転可能シャフトと、シャフト及びハウジング間の区域により定められる流路とを含む加圧機械（１００）と、加圧機械（１００）から流体が漏出するのを実質的に妨げるように構成された圧力パッキン（１２８）と、加圧機械（１００）の作動ステータスに応じて大きさが変化する最適圧力範囲に圧力パッキン（１２８）を維持するよう構成されたヘッダ（１３０）とを含み、加圧機械（１００）内の流体の流れを制御するよう構成されたシャフトシールシステム（２００）と、最適圧力範囲にヘッダ（１３０）を調節するよう構成され、ヘッダ（１３０）内の流体の一部を除去するよう適合されたバルブを含むヘッダブリードシステムと、最適圧力範囲を決定するよう構成されたコントローラ（１４２）と、を備え、最適圧力により、可変圧力を有するヘッダ（１３０）と共にシャフトシールシステム（２００）を作動させることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の１つの実施形態による蒸気タービンを示す概略図。
【図２Ａ】本発明の１つの実施形態によるシャフトシールシステムを示す概略図。
【図２Ｂ】本発明の代替の実施形態によるシャフトシールシステムを示す概略図。
【図３】本発明の１つの実施形態によるＳＳＨの蒸気の量を変更する方法の１つの実施例を示すフローチャート。
【図４】本発明の１つの実施形態によるＳＳＨの蒸気の圧力を変更する例示的なシステムのブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施形態は、添付図面を参照しながら本明細書で説明される。添付の図面は、単に例証の目的のものであり、本発明の範囲を限定する意図はない。要素の様々な構造的配置を有する他の実施形態も本発明の範囲から逸脱するものではない。
【００１１】
本明細書では、特定の用語は、専ら読者の便宜のために使用しており、本発明の技術的範囲に対する限定として解釈すべきではない。例えば、「上側」、「下側」、「左側」、「前側」、「右側」、「水平方向」、「垂直方向」、「上流側」、「下流側」、「前方」、「後方」、「頂部」、「底部」などの用語は、図示の構成を単に説明しているに過ぎない。実際に、本発明の実施形態の１つ又は複数の要素は、あらゆる方向に配向することができ、従って、特に明記しない限り、この用語は、このような変形形態を含むものとして理解されたい。
【００１２】
本発明が有する技術的効果は、限定ではないが、蒸気タービンなどの加圧機械の効率改善である。
【００１３】
加圧機械の効率は、加圧機械の入力エネルギーに対する出力の比として考えられる。従って、効率は、有用な出力に変換される入力エネルギーの割合とみなすことができる。
【００１４】
本発明は、限定ではないが、蒸気タービンなどの加圧蒸気を用いる様々な加圧機械に適用することができる。本発明の１つの実施形態は、単一蒸気タービン又は複数の蒸気タービンの何れにも適用することができる。本発明の１つの実施形態は、単純サイクル又は複合サイクル構成で作動する蒸気タービンに適用することができる。
【００１５】
ここで、複数の図を通して種々の参照符号が同様の要素を表す図面を参照すると、図１は、本発明の１つの実施形態による蒸気タービン１００を示す概略図である。蒸気タービン１００は、高圧タービンユニット１０２、中圧タービンユニット１０４、及び低圧タービンユニット１０６を含むことができる。タービンユニット１０２、１０４及び１０６は、シャフト１０８と共に結合することができ、該シャフトは、蒸気によって生成された回転出力を用途装置に伝達する。本発明の１つの実施形態において、シャフト１０８は、限定ではないが、発電機又は機械負荷などの負荷１１０に結合することができる。本発明の１つの実施形態において、固定ハウジング１１２、１１４及び１１６は、高圧タービンユニット１０２、中圧タービンユニット１０４、及び低圧タービンユニット１０６それぞれに設けることができる。固定ハウジング１１２、１１４及び１１６は、シャフト１０８を部分的に内封することができ、蒸気流路を定めることができる。本発明の代替の実施形態では、タービンユニット１０２、１０４及び１０６は、タービン室１１８（図１では破線で示される）内に内封することができる。
【００１６】
通常作動条件下では、限定ではないが、ＨＲＳＧ、蒸気発生器、又は同様のものなどの主要な蒸気発生源からの加圧蒸気は、蒸気ライン１２２を介して高圧タービンユニット１０２に供給することができる。本発明の１つの実施形態において、加圧蒸気は、蒸気ライン１２２上に設けられた吸入バルブ１２０を開放することにより供給することができる。ここで高圧タービンユニット１０２は、限定ではないが、約４５００ｐｓｉａ〜約９００ｐｓｉａ（約３１０００ｋＰ〜約６２００ｋＰ）などのある圧力範囲内で作動することができる。
【００１７】
高圧タービンユニット１０２から出る蒸気は、蒸気ライン１２４を通って中圧タービン１０４に流入することができる。中圧タービン１０４に流入する蒸気の圧力は、限定ではないが、約９００ｐｓｉａ〜約３００ｐｓｉａ（約６２００ｋＰ〜約２１００ｋＰ）などの圧力範囲内にあることができる。蒸気は、中圧タービン１０４から出た後、蒸気ライン１２６を通って低圧タービンユニット１０６に流入することができ、ここでは、限定ではないが、約２５０ｐｓｉａ〜４０ｐｓｉａ（約１７００ｋＰ〜約２５０ｋＰ）などの圧力範囲内で作動することができる。本発明の他の実施形態では、タービンユニットの数及び作動圧力範囲は、限定ではないが、用途装置、出力要件、及びサイクル構成に応じて変えることができる。
【００１８】
本発明の実施形態では、シャフトシールシステムは、蒸気タービン１００内の加圧蒸気の流れを制御するために設けることができる。本発明の１つの実施形態において、シャフトシールシステムは、圧力パッキン１２８を含むことができる。圧力パッキン１２８は、シャフト１０８と固定ハウジング１１２、１１４との間に設けられるクリアランス区域に隣接してシャフト１０８上に設けることができる。通常作動条件下では、圧力パッキン１２８は、タービンユニット１０２、１０４からタービン室１１８への加圧蒸気の漏出を低減することができる。圧力パッキン１２８は、１つ又はそれ以上のシールリングを含むことができ、該シールリングは、セグメント化された円周方向パッキン又はラビリンスパッキンを有することができる。本発明の他の実施形態において、蒸気、用途装置、又は同様のものの圧力に応じてパッキングリング又はラビリンス構造の形状の変形形態を設けることができる。本発明の１つの実施形態において、シャフトシールシステムはまた、上記シールヘッダ１３０（以下「ＳＳＨ」と呼ぶ）を含むことができ、圧力パッキン１２８に接続することができる。本発明の１つの実施形態において、ＳＳＨ１３０はまた、ＬＰタービン真空パッキン１３２に接続することができる。ここで、真空パッキン１３２は、シャフト１０８が固定ハウジング１１６を貫通するクリアランス区域に隣接してシャフト１０８上に配置することができる。真空パッキン１３２は、低圧タービンユニット１０６への空気の漏出を低減することができる。本発明の１つの実施形態において、ＳＳＨ１３０は、圧力パッキン１２８から真空パッキン１３２に漏出することができる蒸気を配向し、大気圧を上回って真空パッキン１３２を維持することができる。真空パッキン１３２は、低圧タービンユニット１０６への空気の漏出を低減することができる。
【００１９】
本発明の１つの実施形態において、ＳＳＨ１３０に蒸気を供給するために補助ボイラ１３４を設けることができ、これにより、ＨＰ及びＩＰタービンにより提供される蒸気流が不十分である場合、補助ボイラ１３４がＳＳＨ１３０内の蒸気の所要量を維持することができるようになる。本発明の１つの実施形態において、ＳＳＨ１３０は、圧力パッキン１２８を最適圧力範囲内に維持することができる。本発明の１つの実施形態において、圧力パッキン１２８の最適圧力範囲は、蒸気タービン１００の作動ステータスに依存することができる。本発明の１つの実施形態において、蒸気タービン１００の作動ステータスは、蒸気タービン１００の負荷率、例えば限定ではないが、始動負荷条件、中間部分負荷条件、及び全負荷条件とすることができる。本発明の代替の実施形態において、蒸気タービン１００の作動ステータスは、蒸気タービン１００の定格又は全負荷力に対する現在の出力の比として定義することができる。
【００２０】
本発明の１つの実施形態において、ＳＳＨ１３０の蒸気圧力を最適圧力範囲内に調節するためにヘッダブリードシステムを設けることができる。これは、ＨＰ及びＩＰタービンより、特により高い蒸気タービン負荷で過剰蒸気が提供される場合に必要となる可能性がある。ヘッダブリードシステムは、凝縮器システム１４０に接続することができる蒸気ライン１３８を含むことができる。蒸気ライン１３８を用いて、ＳＳＨ１３０からの蒸気の一部を除去し、圧力パッキン１２８での最適圧力範囲を達成することができる。本発明の１つの実施形態において、蒸気ライン１３８内にバルブ１３６を設けることができる。バルブ１３６を開放し、ＳＳＨ１３０内の蒸気がバルブ１３６を通って流出し、凝縮器システム１４０に流れることができるようにすることができる。本発明の１つの実施形態において、バルブ１３６は、凝縮器システム１４０と一体化することができる。本発明の１つの実施形態において、凝縮器システム１４０は、蒸気タービン１００と関連付けることができる。
【００２１】
本発明の１つの実施形態において、圧力パッキン１２８の最適圧力を決定するために
アクティブコントローラ１４２を設けることができる。コントローラ１４２は、蒸気タービン１００の作動ステータスの判定、ＳＳＨ１３０に流入する蒸気量の決定、及びＳＳＨ１３０から流出する蒸気量の決定といった技術的作用を有する制御システム又は同様のものを含むことができる。本発明の１つの実施形態において、コントローラ１４２は、負荷１１０と通信して（図１では破線で示される）、負荷１１０の出力を連続的に監視し、蒸気タービン１００の作動ステータスを判定することができる。或いは、コントローラ１４２は、タービンユニット１０２、１０４及び１０６と通信して（図１では破線で示される）、限定ではないが、種々の点での圧力及び温度などの動作パラメータを連続的に監視し、蒸気タービン１００の作動ステータスを判定することができる。本発明の１つの実施形態において、コントローラ１４２は、ＳＳＨ１３０及び蒸気ライン１３８と通信して（図１では破線で示される）、蒸気流量を連続的に監視し、ＳＳＨ１３０に出入りする蒸気量を求めることができる。本発明の１つの実施形態において、コントローラ１４２は、バルブ１３６の位置を特定することができる。バルブ１３６の位置は、バルブ１３６の開放又は閉鎖の程度を参照することができる。コントローラ１４２は、バルブ１３６の位置を変更し、ほぼ適切な蒸気量をＳＳＨ１３０から流出させることができる技術的作用を有することができる。
【００２２】
本発明の１つの実施形態において、ヘッダブリードシステム及びコントローラ１４２を利用することによって、ＳＳＨ１３０の圧力をほぼ大気圧を上回る圧力から最適性能の圧力までの範囲内で変えることができる。最適性能圧力の範囲は、蒸気タービン１００に固有のものとすることができる。本発明の代替の実施形態において、ＳＳＨ１３０の圧力は、限定ではないが、約１５．５ｐｓｉａ〜約５０ｐｓｉａ（約１０７ｋＰ〜約３４５ｋＰ）などの範囲内で変わることができる。
【００２３】
本発明の１つの実施形態において、シャフトシールシステムはまた、蒸気パッキン排気装置ヘッダ（ＳＰＥ）１４４を含むことができる。ＳＰＥ１４４は、準大気圧に維持され、蒸気パッキン排気装置ポンプ１４６に接続することができる。本発明の代替の実施形態において、ＳＰＥ１４４は、圧力パッキン１２８及び真空パッキン１３２の最外部分において、限定ではないが、約−０．２ｐｓｉｇなどの圧力に維持することができる。ＳＰＥ１４４は、パッキン１２８及び１３２から収集した蒸気を蒸気パッキン排気装置ポンプ１４６に通して大気に排出することができる。
【００２４】
図２Ａは、本発明の１つの実施形態によるシャフトシールシステム２００を示す概略図である。シャフトシールシステム２００は、ＳＳＨ１３０及びＳＰＥ１４４と流れ連通した圧力パッキン１２８を含むことができる。始動負荷条件中、高圧タービンユニット１０２の圧力は、比較的低くすることができ、空気がシャフト１０８に沿って固定ハウジング１１２内に漏出できるようにすることができる。本発明の１つの実施形態において、ＳＳＨ１３０は、大気圧を上回る圧力に維持することができる。従って、ＳＳＨ１３０は、図２Ａの破線で示されるように、蒸気が固定ハウジング１１２内に流れることができるようにし、圧力パッキン１２８での空気漏出を低減する。本発明の１つの実施形態において、ＳＳＨ１３０は、限定ではないが、約１５．５ｐｓｉａ（約１０７ｋＰ）などの圧力に維持することができる。
【００２５】
図２Ｂは、本発明の代替の実施形態によるシャフトシールシステム２００を示す概略図である。全負荷条件の間、高圧タービンユニット１０２の蒸気圧力は、固定ハウジング１１２内部からの加圧蒸気がシャフト１０８に沿って漏出できるようにすることができる。本発明の１つの実施形態において、ＳＳＨ１３０は、圧力パッキン１２８での蒸気漏出の低減を意図して、最適圧力（限定ではないが、蒸気圧よりも僅かに低いなど）に維持することができる。本発明の１つの実施形態において、ＳＳＨ１３０は、限定ではないが、約１５．５ｐｓｉａ〜約５０ｐｓｉａ（約１０７ｋＰ〜約３４５ｋＰ）などの圧力範囲内に維持することができる。
【００２６】
蒸気タービン１００の作動ステータスに応じてＳＳＨ１３０の圧力を最適化することにより、始動負荷条件中にＳＳＨ１３０に必要な蒸気量を低減することができる。本発明の１つの実施形態において、ＳＳＨ１３０に必要な蒸気量を少なくすることができるので、シャフトシールシステムは、補助ボイラ１３４にかかる負荷を減少させることができる。同様に、部分負荷運転及び全負荷運転中、ＳＳＨ１３０は、最適圧力範囲内に維持することができ、補助ボイラ１３４からの蒸気要求を変えることができ、その結果、効率の全体の増加又は蒸気タービン１００の熱消費率の減少を達成することができるようになる。更に、本発明の１つの実施形態において、蒸気タービン１００の作動エンベロープが増大することができ、従って、タービンがより広い圧力範囲で作動可能にすることができる。本発明の１つの実施形態において、補助ボイラ１３４にかかる負荷が減少するので、蒸気タービン１００の全体効率が増大することができる。
【００２７】
理解されるように、本発明は、方法、システム、又はコンピュータプログラム製品として具現化することができる。従って、本発明は、完全ハードウェア実施形態、完全ソフトウェア実施形態（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなどを含む）、或いはソフトウェア及びハードウェア態様を組合せた実施形態の形態をとることができ、本明細書ではそれら全てを全体として「回路」、「モジュール」又は「システム」と呼ぶ。更に、本発明は、媒体内に具現化されたコンピュータ使用可能プログラムコードを有するコンピュータ使用可能記憶媒体上のコンピュータプログラム製品の形態をとることができる。
【００２８】
あらゆる好適なコンピュータ読み取り可能媒体を利用することができる。コンピュータ使用可能又はコンピュータ読み取り可能媒体は、例えば限定ではないが、電子、磁気、光学、電磁、赤外線又は半導体のシステム、装置、デバイス或いは伝播媒体とすることができる。コンピュータ読み取り可能媒体のより具体的な実施例（非網羅的リスト）には、以下のもの、すなわち、１つ又はそれ以上のワイヤを有する電気的接続部、ポータブルコンピュータディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能・プログラム可能読出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭ又はフラッシュメモリ）、光ファイバ、ポータブルコンパクトディスク読出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、光学記憶装置、インターネット又はイントラネットをサポートするものなどの伝送媒体、或いは磁気記憶装置が含まれることになる。プログラムは、例えば紙又は他の媒体を光学的にスキャンすることにより電子的に取り込み、次いで必要に応じて適切な方法でコンパイルし、解釈し、又は他の方法で処理し、その後コンピュータメモリ内に記憶させることができるので、コンピュータ使用可能又はコンピュータ読み取り可能媒体は、プログラムを印刷する紙又は他の好適な媒体であってもよい点に留意されたい。本明細書の文脈に照らして、コンピュータ使用可能又はコンピュータ読み取り可能媒体は、命令実行システム、装置又はデバイスによって或いはこれらと関連して使用するためのプログラムを収容、記憶、通信、伝播、又は移送することができるあらゆる媒体とすることができる。
【００２９】
本発明の動作を実行するためのコンピュータプログラムコードは、Ｊａｖａ（登録商標）７、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ又はＣ＋＋、或いは同様のものなどの、オブジェクト指向プログラミング言語で記述することができる。しかしながら、本発明の動作を実行するためのコンピュータプログラムコードはまた、「Ｃ」プログラミング言語又は同様の言語のような、従来の手続き形プログラミング言語で記述することができる。プログラムコードは、スタンドアロンソフトウェアパッケージとして全体的にユーザコンピュータ上で、部分的にユーザコンピュータ上で、或いは、部分的にユーザコンピュータ上で且つ部分的にリモートコンピュータ上で、又は全体的にリモートコンピュータ上で実行することができる。後者の場合には、リモートコンピュータは、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）又はワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を介してユーザコンピュータに接続することができ、或いは外部コンピュータに対して接続することができる（例えば、インターネットサービスプロバイダを使用してインターネットを介して）。
【００３０】
以下では、本発明の実施形態による方法、装置（システム）及びコンピュータプログラム製品のフローチャート図及び／又はブロック図を参照しながら本発明を説明する。フローチャート図及び／又はブロック図の各ブロック、並びにフローチャート図及び／又はブロック図のブロックの組み合わせは、コンピュータプログラム命令によって実施することができる点は理解されるであろう。これらのコンピュータプログラム命令は、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、又は他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサに提供されてマシンを形成し、コンピュータ又は他のプログラム可能データ処理装置のプロセッサによって実行される命令が、フローチャート及び／又はブロック図の１つ又は複数のブロックにおいて指定された機能／動作を実施する手段をもたらすようにすることができる。
【００３１】
これらのコンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ読み取り可能メモリ内に記憶させることができ、該命令は、コンピュータ又は他のプログラム可能データ処理装置に命令して特定の方式で機能させることができ、コンピュータ読み取り可能メモリ内に記憶された命令が、フローチャート及び／又はブロック図の１つ又は複数のブロックにおいて指定された機能／動作を実施する命令手段を含む製品をもたらすようにする。コンピュータプログラム命令はまた、コンピュータ又は他のプログラム可能データ処理装置上にロードして、一連の動作ステップをコンピュータ又は他のプログラム可能データ処理装置上で実行させてコンピュータに実装されるプロセスを生成し、コンピュータ又は他のプログラム可能装置上で実行される命令が、フローチャート及び／又はブロック図のブロックで指定された機能／動作を実施するステップを提供するようにする。
【００３２】
本発明は、蒸気タービン１００用のＳＳＨ１３０に対する最適圧力範囲を決定する技術的作用を有する制御システム又は同様のものを含むことができる。制御システムは、蒸気タービンの作動ステータスを自動的又は連続的に監視し、蒸気タービンの作動ステータスに応じてＳＳＨ１３０の圧力を変えるよう構成することができる。或いは、制御システムは、作動を開始するためのユーザ動作を必要とするよう構成することができる。本発明の制御システムの１つの実施形態は、スタンドアロンシステムとして機能することができる。或いは、制御システムは、蒸気タービン制御装置又は発電プラント制御システムなどのより広いシステム内のモジュール又は同様のものとして一体化することができる。
【００３３】
次に、本発明の１つの実施形態によるＳＳＨ１３０内の蒸気量を変更する方法３００の一実施例を示すフローチャートである図３を参照する。本発明の１つの実施形態において、ＳＳＨ１３０内の蒸気量は、コントローラ１４２により調節することができる。本発明の１つの実施形態において、コントローラ１４２は、グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）又は同様のものと一体化することができる。ＧＵＩにより、ユーザは以下で説明する方法３００を進むことができるようになる。
【００３４】
方法３００のステップ３１０において、コントローラ１４２は、本発明の１つの実施形態によるＳＳＨ１３０における蒸気の圧力を監視し変更することができる。ＳＳＨ１３０内部の圧力は、ほぼ大気圧を上回る圧力から最適性能圧力までの範囲内で変化することができる。本発明の１つの実施形態において、ＳＳＨ１３０内部の圧力は、限定ではないが、約１５．５ｐｓｉａ〜約５０ｐｓｉａ（約１０７ｋＰ〜約３４５ｋＰ）などの範囲内で変わることができる。
【００３５】
ステップ３２０では、方法３００は、蒸気タービン１００の作動ステータスを判定することができる。本発明の１つの実施形態において、複数の温度及び圧力センサを用いて、蒸気タービン１００の作動ステータスを求めることができる。センサは、タービンユニット１０２、１０４及び１０６に接続することができ、コントローラ１４２と通信することができる。コントローラ１４２は、センサから取得したデータに基づいて蒸気タービン１００の作動ステータスを推定することができる。本発明の別の実施形態において、負荷１１０の出力を測定し、蒸気タービン１００の作動ステータスを求めることができる。或いは、シャフト１０８のトルク及び回転速度は、蒸気タービン１００の作動ステータスを推定するのに用いることができる。本発明の１つの実施形態において、蒸気タービン１００の作動ステータスは、上述のように始動、部分負荷、又は全負荷とすることができる。
【００３６】
ステップ３３０において、方法３００は、ＳＳＨ１３０における目標蒸気量を決定することができる。本発明の１つの実施形態において、目標蒸気量は、蒸気タービン１００の所与の作動ステータスにおいてその性能が最適になることができるＳＳＨ１３０の蒸気量に等しくすることができる。
【００３７】
ステップ３４０では、方法３００は、ＳＳＨ１３０における現在の蒸気量を求めることができる。本発明の１つの実施形態において、ＳＳＨ１３０の現在の蒸気量は、複数の圧力及び温度センサを用いることにより求めることができる。複数のセンサをＳＳＨ１３０に接続することができ、該センサからのデータをコントローラ１４２が受け取り、ＳＳＨ１３０の現在の蒸気量を算出することができる。本発明の他の実施形態において、少なくとも１つの流量調整装置を用いて、ＳＳＨ１３０に出入りする蒸気量を監視することができる。流量調整装置は、蒸気ライン１３８及びＳＳＨ１３０に接続することができ、流量調整装置からのデータは、コントローラ１４２が受け取り、ＳＳＨ１３０の現在の蒸気量を算出することができる。
【００３８】
ステップ３５０では、方法３００は、ＳＳＨ１３０の現在の蒸気量がＳＳＨ１３０の目標蒸気量にほぼ等しいかどうかを判定することができる。ステップ３５０では、方法３００は、ＳＳＨ１３０の目標蒸気量とＳＳＨ１３０の現在の蒸気量とを比較することができる。現在の蒸気量がＳＳＨ１３０の目標蒸気量に全く等しくない場合には、方法３００はステップ３６０に進むことができ、そうでない場合には、ステップ３１０に戻り、ステップ３１０〜３５０を繰り返すことができる。
【００３９】
ステップ３６０では、方法３００は、ＳＳＨ１３０の蒸気量を制御することができる。本発明の１つの実施形態において、コントローラ１４２は、バルブ１３６の位置を決定することができる。コントローラ１４２は更に、ＳＳＨ１３０の蒸気の量を増減させるために、バルブ１３６の開閉を調節することができる。
【００４０】
蒸気量を変更することによって、ＳＳＨ１３０の蒸気圧は、最適圧力範囲内で変えることができる。これにより蒸気タービン１００の性能改善を助けることができる。始動モード中、ＳＳＨ１３０の所要蒸気量が小さくなると、補助ボイラ１３４にかかる負荷が相対的に低くすることができる。また、部分負荷及び全負荷では、ＳＳＨ１３０の圧力は、蒸気タービン１００の全体の熱消費率を変更し改善することができる。
【００４１】
方法３００の全ステップを周期的に繰り返して、蒸気タービン１００の作動ステータスを常に監視し、蒸気タービン１００の作動ステータスに応じてＳＳＨ１３０の蒸気圧力を変更することができる。
【００４２】
図４は、本発明の１つの実施形態によるＳＳＨ１３０の蒸気圧力を変更する制御システム４００のブロック図である。方法３００のステップは、システム４００において具現化され、該システムにより実施することができる。制御システム４００は、１つ又はそれ以上のユーザ通信デバイス４０２、又は同様のシステムもしくはデバイス（図４には２つ示されている）を含むことができる。ユーザ通信デバイス４０２は、例えば限定ではないが、コンピュータシステム、セルラ電話、パーソナルデジタルアシスタント、又は電子メッセージを送受信するのに用いる何れかの他のデバイスとすることができる。
【００４３】
ユーザ通信デバイス４０２は、システムメモリ４０４を含むことができる。システムメモリ４０４は、例えば限定ではないが、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び読取り専用メモリ（ＲＯＭ）を含むことができる。システムメモリ４０４は、オペレーティングシステム４０６を有することができる。オペレーティングシステム４０６は、ユーザ通信デバイス４０２の作動全体を制御することができる。システムメモリ４０４はまた、ブラウザ４０８を含むことができる。システムメモリ４０４はまた、図３の方法３００と同様又はそのステップを含むことができる、ＳＳＨ１３０の蒸気圧力を変更するデータ構造４１０又はコンピュータ実行可能コードを含むことができる。
【００４４】
システムメモリ４０４は更に、ＳＳＨ１３０の蒸気圧力を変更する方法３００と共に使用することができるテンプレートキャッシュメモリ４１２を含むことができる。
【００４５】
ユーザ通信デバイス４０２はまた、ユーザ通信デバイス４０２内の他の構成部品の作動を制御するプロセッサ又は処理ユニット４１４を含むことができる。オペレーティングシステム４０６、ブラウザ４０８、及びデータ構造４１０は、処理ユニット４１４上で動作することができる。処理ユニット４１４は、システムバス４１６によりシステムメモリ４０４及び他の構成部品に結合することができる。
【００４６】
ユーザ通信デバイス４０２はまた、複数の入力／出力デバイス（Ｉ／Ｏ）４１８を含むことができる。各Ｉ／Ｏデバイス４１８は、入力／出力インタフェース（図４には示さず）によってシステムバス４１６に結合することができる。Ｉ／Ｏデバイス４１８により、ユーザが、ユーザ通信デバイス４０２と共に操作し且つインタフェース接続してブラウザ４０８及びデータ構造４２０の動作を制御し、ＳＳＨ１３０の蒸気圧力を変更するようソフトウェアに対してアクセス、動作、及び制御を行うことが可能になる。Ｉ／Ｏデバイス４１８は、本明細書で検討される動作を実施するためのキーボード及びコンピュータポインティングデバイス又は同様のものを含むことができる。他の実施形態では、Ｉ／Ｏデバイス４１８はまた、ディスクドライブ、光学、機械、磁気、又は赤外線のＩ／Ｏデバイス、モデム、又は同様のものを含むことができる。Ｉ／Ｏデバイス４１８は、記憶媒体４２０にアクセスするのに用いることができる。記憶媒体４２０は、ユーザ通信デバイス４０２などのシステムが使用するため、又は該システムと関連してコンピュータ読取り可能命令又はコンピュータ実行可能命令もしくは他の情報を収容、格納、通信、又は伝送することができる。
【００４７】
ユーザ通信デバイス４０２はまたモニタ４２２を有することができる。モニタ４２２は、蒸気タービン１００の作動ステータス、ＳＳＨ１３０の現在の蒸気圧力、及びＳＳＨ１３０の現在の蒸気温度などの特定のパラメータを表示するのに用いることができる。
【００４８】
ユーザ通信デバイス４０２はまた、ハードドライブ４２４を含むことができる。ハードドライブ４２４は、ハードドライブインターフェース（図４には図示していない）を介してシステムバス４１６に結合することができる。ハードドライブ４２４はまた、ローカルファイルシステム又はシステムメモリ４０４の一部を形成することができる。ユーザ通信デバイス４０２のオペレーションにおいて、プログラム、ソフトウェア、及びデータをシステムメモリ４０４とハードドライブ４２４との間で転送及び交換することができる。
【００４９】
ユーザ通信デバイス４０２は、ネットワーク４２８を介してユニットコントローラ４２６に接続することができる。ユーザ通信デバイス４０２のシステムバス４１６は、ネットワークインタフェース４３０によりネットワーク４２８に結合することができる。ネットワークインタフェース４３０によって、ネットワーク４２８を介したユーザ通信デバイス４０２から外部デバイスへのデータの転送が可能になり、その逆もまた同様である。例えば限定ではないが、ユーザ通信デバイス４０２は、同様の通信デバイス又は中央ネットワークサーバと通信することができる。ネットワークインタフェース４３０は、ネットワーク４２８に結合するためのモデム、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）カード、ルータ、ゲートウェイ、又は同様のものとすることができる。この結合は有線又は無線接続とすることができる。ネットワーク４２８は、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、広域ネットワーク（ＷＡＮ）、パーソナルエリアネットワーク（ＰＡＮ）、アドホックネットワーク、インターネット、その他とすることができる。ネットワーク４２８は、有線又は無線とすることができる。
【００５０】
ユニットコントローラ４２６はまた、ファイルシステム、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び同様のものを含むことができるシステムメモリ４３２を含むことができる。システムメモリ４３２はまた、オペレーティングシステム４３４を含むことができる。オペレーティングシステム４３４は、ユニットコントローラ４２６の動作全体を制御するコンピュータ実行可能命令セットを含むことができる。システムメモリ４３２はまた、ＳＳＨ１３０の蒸気圧力を変更するためのデータ構造４３６を含むことができる。データ構造４３６は、ＳＳＨ１３０の蒸気圧力を変更するための方法３００に関して説明されたものと同様のオペレーションを含むことができる。本発明の１つの実施形態によれば、データ構造４３６は、限定ではないが、蒸気タービン作動ステータス及びＳＳＨ１３０の対応する目標蒸気量の表形式データを含むことができる。データ構造４３６は更に、ユーザ通信デバイス４０２から得られたデータを含むことができ、方法３００のステップを効果的に実施するのに必要となる可能性がある。システムメモリ４３２はまた、他のファイル、アプリケーション、モジュール、及び同様のものを格納するパーティション４３８を含むことができる。
【００５１】
ユニットコントローラ４２６はまた、ユニットコントローラ４２６内の他の構成部品のオペレーションを制御するプロセッサ４４２を含むことができる。ユニットコントローラ４２６はまた、Ｉ／Ｏデバイス４４４と、並びにＩ／Ｏデバイス４４４と共に少なくとも１つのユニットコントローラ４２６に対するインタフェースを提供するモニタ又は同様のものなどの他のデバイス４４６を含むことができる。ユニットコントローラ４２６はまた、ハードディスクドライブ４４８を含むことができる。システムバス４５０は、ユニットコントローラ４２６の異なる構成部品を接続することができる。ネットワークインタフェース４５２は、システムバス４５０を介してユニットコントローラ４２６をネットワーク４２８に結合することができる。
【００５２】
本明細書で記載されるフローチャート及びステップ図は、本発明の幾つかの実施形態による種々の実施及びコンピュータプログラム製品の方法、アーキテクチャ、及び動作を例証するためのものである。図示の各ステップは、種々の論理演算を実施するための１つ又はそれ以上のコンピュータプログラム、モジュール、又はシステムを包含することができる。本発明の範囲は、一連のステップに限定されるものではない点を理解されたい。本発明の幾つかの代替の実施形態では、ステップは、連続的ではなく同時に実施することができる。他の実施形態では、ステップは逆の順序で実施することもできる。
何れかの順序で記載のステップに従って同じ結果を得るこのような全ての実施形態は、本発明の範囲から逸脱するものではない。
【００５３】
本発明は蒸気タービンに関して説明してきたが、当業者であれば、本発明の教示は、機械ハウジングから加圧流体の漏出を生じやすい何れかの回転加圧流体機械の性能改善に適用できる点は理解されたい。
【００５４】
当業者であれば理解されるように、幾つかの例示的な実施形態に関して上述された多くの様々な特徴及び構成は、本発明の他の実施可能な実施形態を形成するよう更に選択的に適用することができる。簡潔にするため、及び当業者の能力を考慮して、実施可能な繰り返しの全ては本明細書で詳細には提供され又は説明していないが、添付の複数の請求項又はその他によって包含される全ての組み合わせ及び可能な実施形態は、本出願の一部をなすものとする。加えて、本発明の複数の例示的な実施形態の上記の説明から、当業者であれば改善、変更、及び修正が理解されるであろう。当該技術分野の範囲内にあるこのような改善、変更、及び修正はまた、添付の請求項によって保護されるものとする。更に、上記のことは、本出願の記載の実施形態にのみに関連しているが、添付の請求項及びその均等物によって定められる本出願の精神及び範囲から逸脱することなく、多くの変更及び修正を本明細書において行うことができる点を理解されたい。
【符号の説明】
【００５５】
１００  蒸気タービンの概略図
１０２  高圧タービンユニット
１０４  中圧タービンユニット
１０６  低圧タービンユニット
１０８  シャフト
１１０  負荷
１１２  高圧タービンユニットの固定ハウジング
１１４  中圧タービンユニットの固定ハウジング
１１６  低圧タービンユニットの固定ハウジング
１１８  タービン室
１２０  吸入バルブ
１２２  蒸気ライン
１２４  蒸気ライン
１２６  蒸気ライン
１２８  圧力パッキン
１３０  蒸気シールヘッダ（ＳＳＨ）
１３２  真空パッキン
１３４  補助ボイラ
１３６  バルブ
１３８  蒸気ライン
１４０  凝縮器システム
１４２  コントローラ
１４４  蒸気パッキン排気装置ヘッダ（ＳＰＥ）
１４６  排気装置ポンプ
３００  ＳＳＨの蒸気量を変更する方法
３１０  ＳＳＨ圧力を監視し変更するステップ
３２０  蒸気タービンの作動ステータスを判定するステップ
３３０  ＳＳＨの目標蒸気量を決定するステップ
３４０  ＳＳＨの現在の蒸気量を決定するステップ
３５０  ＳＳＨの現在の蒸気量と目標蒸気量とを比較するステップ
３６０  バルブの開放を調節することによりＳＳＨの蒸気量を制御するステップ
４００  システム
４０２  ユーザ通信デバイス
４０４  システムメモリ
４０６  オペレーティングシステム
４０８  ブラウザ、ウェブブラウザ
４１０  ＳＳＨ圧力を変えるためのデータ構造
４１２  キャッシュメモリ
４１４  プロセッサ，処理ユニット
４１６  システムバス
４１８  入力／出力デバイス
４２０  記憶媒体
４２２  ディスプレイ、モニタ
４２４  ハードドライブ
４２６  ユニットコントローラ
４２８  ネットワーク
４３０  ネットワークインタフェース
４３２  システムメモリ
４３４  オペレーティングシステム
４３６  ＳＳＨ圧力を変えるためのデータ構造
４３８  他のファイル、アプリケーション、モジュール、及び同様のもの
４４２  プロセッサ
４４４  入力／出力デバイス
４４６  他のデバイス
４４８  ハードドライブ
４５０  システムバス
４５２  ネットワークインタフェース
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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