(57)【要約】      （修正有）【課題】駆動トレインに対して係合及び離脱させることができる低圧セクションを備えた複流低圧蒸気タービンを提供し、その使用方法も同様に提供する。【解決手段】蒸気タービン２００は、高圧セクション２１０と、高圧セクション２１０に隣接して配置された中圧セクション２２０と、第１の低圧セクション２４２と、第２の低圧セクション２４４と、中圧セクション２２０を第１の低圧セクション２４２及び第２の低圧セクション２４４に連結したクロスオーバパイプ２３０と、高圧セクション２１０、中圧セクション２２０、第１の低圧セクション２４２及び第２のＬＰセクション２４４を貫通して延びる駆動トレイン２５０と、駆動トレイン２５０に対して第２の低圧セクション２４４を係合及び離脱させる装置２５４と、中圧セクション２２０を第２の低圧セクション２４４に連結したクロスオーバパイプ２３０の一部分を交互に開放及び閉鎖するバルブ２３６ととを含む。【選択図】図２
2011220339.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気タービン（２００）であって、
高圧（ＨＰ）セクション（２１０）と、
前記ＨＰセクション（２１０）に隣接して配置された中圧（ＩＰ）セクション（２２０）と、
第１の低圧（ＬＰ）セクション（２４２）と、
第２のＬＰセクション（２４４）と、
前記ＩＰセクション（２２０）を前記第１のＬＰセクション（２４２）及び第２のＬＰセクション（２４４）に連結したクロスオーバパイプ（２３０）と、
前記ＨＰセクション（２１０）、ＩＰセクション（２２０）、第１のＬＰセクション（２４２）及び第２のＬＰセクション（２４４）を貫通して延びる駆動トレイン（２５０）と、
前記駆動トレイン（２５０）に対して前記第２のＬＰセクション（２４４）を係合及び離脱させる装置（２５４）と、
前記ＩＰセクション（２２０）を前記第２のＬＰセクション（２４４）に連結した前記クロスオーバパイプ（２３０）の一部分を交互に開放及び閉鎖するバルブ（２３６）と、
前記クロスオーバパイプ（２３０）又は前記ＩＰセクション（２２０）の排出口の少なくとも１つからある量の蒸気を抽出する少なくとも１つの抽出ポート（２２２）と、を含む、
蒸気タービン（２００）。
【請求項２】
前記第１のＬＰセクション（２４２）を収容する第１のシェル（２４３）と、
前記第２のＬＰセクション（２４４）を収容する第２のシェル（２４５）と、
をさらに含む、請求項１記載の蒸気タービン（２００）。
【請求項３】
前記クロスオーバパイプ（２３０）が、前記第１のＬＰセクション（２４２）に連結された第１のフィード（２３２）と、前記第２のＬＰセクション（２４４）に連結された第２のフィード（２３４）とを含む、請求項１記載の蒸気タービン（２００）。
【請求項４】
前記バルブ（２３６）が、前記第２のフィード（２３４）内に設置される、請求項３記載の蒸気タービン（２００）。
【請求項５】
前記第２のＬＰセクション（２４４）が、前記第１のＬＰセクション（２４２）よりも前記ＩＰセクション（２２０）から遠くに配置される、請求項１記載の蒸気タービン（２００）。
【請求項６】
前記ＨＰセクション（２１０）に最も近い前記駆動トレイン（２５０）の端部に連結された発電機をさらに含む、請求項１記載の蒸気タービン（２００）。
【請求項７】
前記バルブ（２３６）が、グローブバルブ、ボールバルブ及びバタフライバルブから成る群から選択される、請求項１記載の蒸気タービン（２００）。
【請求項８】
前記装置（２５４）が、クラッチ、流体継手及びギアトレーンから成る群から選択される、請求項１記載の蒸気タービン（２００）。
【請求項９】
前記ＨＰセクション（２１０）を通る蒸気流れ（１７０）の方向が、前記ＩＰセクション（２２０）を通る蒸気流れ（１７０）の方向とほぼ反対方向である、請求項１記載の蒸気タービン（２００）。
【請求項１０】
前記第１のＬＰセクション（２４２）を通る蒸気流れ（１７０）の方向が、前記第２のＬＰセクション（２４４）を通る蒸気流れ（１７０）の方向とほぼ反対方向である、請求項１記載の蒸気タービン（２００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、総括的には蒸気タービンに関し、より具体的には、蒸気タービンの１つ又は両方の低圧（ＬＰ）セクションの蒸気抽出及び作動を可能にする複流低圧（ＬＰ）蒸気タービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
高温蒸気は、そこでは高温蒸気が水及び／又は室内空気の住居用及び／又は商用加熱のために使用される「地域暖房」のような多数の使用のために蒸気タービンから抽出することができる。しかしながら、公知の蒸気タービンからの蒸気の抽出は、数多くの不利益を生じる。例えば、一般的に蒸気タービンの中圧（ＩＰ）セクションにおける又は該ＩＰセクション付近でのそのような高圧蒸気の抽出は、ＩＰ排出圧力の劇的な低下を引き起こす。従って、蒸気タービンのＬＰセクションにおいて適切な圧力を維持することは、ＩＰセクション及びＬＰセクション間のクロスオーバタイプ内に制御バルブを必要とする。しかしながら、そのようなバルブを使用した場合であってもＬＰセクションは、該ＬＰセクション又は全体としての蒸気タービンの効率及び有効寿命の両方を低下させる可能性があるウィンデージ加熱を受けることが多い。
【０００３】
加えて、地域暖房のような多くの用途における蒸気の抽出は主として、事実上季節に限られたものであるので、そのような蒸気を供給する蒸気タービンは、ＬＰセクションにおいて適切な圧力を維持するように年間にわたって連続して再構成しなければならないことが多い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
駆動トレインに対して交互に係合及び離脱させることができる低圧（ＬＰ）セクションを備えた複流低圧（ＬＰ）蒸気タービンを提供し、その使用方法も同様に提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
１つの実施形態では、本発明は、蒸気タービンを提供し、本蒸気タービンは、高圧（ＨＰ）セクションと、ＨＰセクションに隣接して配置された中圧（ＩＰ）セクションと、第１の低圧（ＬＰ）セクションと、第２のＬＰセクションと、ＩＰセクションを第１のＬＰセクション及び第２のＬＰセクションに連結したクロスオーバパイプと、ＨＰセクション、ＩＰセクション、第１のＬＰセクション及び第２のＬＰセクションを貫通して延びる駆動トレインと、駆動トレインに対して第２のＬＰセクションを係合及び離脱させる装置と、ＩＰセクションを第２のＬＰセクションに連結したクロスオーバパイプの一部分を交互に開放及び閉鎖するバルブと、クロスオーバパイプ又はＩＰセクションの排出口の少なくとも１つからある量の蒸気を抽出する少なくとも１つの抽出ポートとを含む。
【０００６】
別の実施形態では、本発明は、蒸気タービンを提供し、本蒸気タービンは、第１の低圧（ＬＰ）セクションと、第２のＬＰセクションと、第１のＬＰセクションに連結された第１のフィード及び第２のＬＰセクションに連結された第２のフィードを備えたクロスオーバパイプと、第１のＬＰセクション及び第２のＬＰセクションを貫通して延びる駆動トレインと、駆動トレインに対して第２のＬＰセクションを係合及び離脱させる装置と、第２のフィードを交互に開放及び閉鎖するバルブと、クロスオーバパイプからある量の蒸気を抽出する少なくとも１つの抽出ポートとを含む。
【０００７】
さらに別の実施形態では、本発明は、中圧（ＩＰ）セクションを第１の低圧（ＬＰ）セクション及び第２のＬＰセクションに連結したクロスオーバパイプを備えた複流低圧（ＬＰ）蒸気タービンを作動させる方法を提供し、本方法は、第２のＬＰセクションへの蒸気流れを停止するステップと、第２のＬＰセクション、第１のＬＰセクション及びＩＰセクションを貫通して延びる駆動トレインから該第２のＬＰセクションを離脱させるステップと、クロスオーバパイプ又はＩＰセクションの排出口の少なくとも１つから第１の量の蒸気を抽出するステップとを含む。
【０００８】
本発明の実施形態のこれらの及びその他の特徴は、本発明の様々な実施形態を示す添付図面と関連させてなした本発明の様々な態様の以下の詳細な説明から一層容易に理解されるようになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】典型的な複流低圧（ＬＰ）蒸気タービンの側面断面図。
【図２】両方のＬＰセクションが駆動トレインと係合しておりかつ有効量の蒸気抽出を行なっていない状態になっている、本発明の実施形態による複流低圧ＬＰ蒸気タービンの側面断面図。
【図３】蒸気タービンからの有効量の蒸気抽出の間に２つのＬＰセクションのうちの１つが駆動トレインから離脱した状態になっている、図２の複流低圧ＬＰ蒸気タービンの側面断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の図面は正確な縮尺でないことに留意されたい。図面は、本発明の典型的な態様のみを示すことを意図しており、従って本開示の技術的範囲を限定するものとして考えるべきではない。図面では、同じ参照符号付けが、図面間で同様の要素を表している。
【００１１】
次に図面に移ると、図１は、典型的な複流低圧（ＬＰ）蒸気タービン１００の側面断面図を示しており、複流低圧（ＬＰ）蒸気タービン１００は、高圧（ＨＰ）セクション１１０と、中圧（ＩＰ）セクション１２０と、第１の低圧（ＬＰ）セクション１４２及び第２のＬＰセクション１４４を収容した低圧（ＬＰ）シェル１４０と、ＩＰセクション１２０及びＬＰセクション１４２、１４４間のクロスオーバパイプ１３０とを含む。クロスオーバパイプ１３０は、ＬＰセクション１４２、１４４へのフィード１３２を含む。発電機１５２が、ＨＰセクション１１０、ＩＰセクション１２０及びＬＰセクション１４２、１４４を貫通して延びる駆動トレイン１５０に連結される。
【００１２】
図１の蒸気タービン１００はまた、ＨＰセクション１１０及びＩＰセクション１２０間で蒸気を再加熱する再加熱器１６０と共に示しているが、他の蒸気タービンではそのような再加熱器を含まないものとすることができる。図１で分かるように、蒸気流れ１７０は、ＨＰセクション１１０に流入し、再加熱器１６０に流れかつＩＰセクション１２０内に至るが、ＨＰセクション１１０及びＩＰセクション１２０内の蒸気流れ１７０は、ほぼ反対方向、つまり駆動トレイン１５０に関してほぼ反対方向になっている。
【００１３】
蒸気流れ１７０がＩＰセクション１２０から流出する時に、蒸気流れ１７０の一部分は、本明細書に説明するような他の使用のために抽出ポート１２２を通して抽出することができる。公知の装置では、そのような抽出は、ＩＰセクション１２０又はクロスオーバパイプ１３０において行なわれる。しかしながら、上述したように、そのような抽出は、ＩＰセクション蒸気圧力の低下を引き起こして、非抽出蒸気は、該非抽出蒸気がクロスオーバパイプ１３０を通ってＬＰセクション１４２、１４４に流れる時に、蒸気を抽出しなかった場合よりも低い圧力を有するようになる。一般的に、既知又は確定閾値よりも大きい多量の蒸気の抽出は、クロスオーバパイプ１３０内に制御バルブを設けてそのような圧力低下を軽減した場合であっても、本明細書に上述した望ましくない作用、例えばウィンデージ加熱を引き起こすのに十分な大きさの蒸気圧力低下を生じることになる。
【００１４】
図２は、本発明の実施形態による蒸気タービン２００の側面断面図を示している。ＬＰセクション２４２、２４４は、それぞれ別個のシェル２４３、２４５内に収容された状態で示している。第１のシェル２４３及び第２のシェル２４５の各々は、それぞれ各端部２４３Ａ、２４３Ｂ及び２４５Ａ、２４５Ｂにパッキンを含む。
【００１５】
第２のＬＰセクション２４４を交互に駆動トレイン２５０と係合させまた該駆動トレイン２５０から離脱させることができるような装置２５４が、第１のＬＰセクション２４２及び第２のＬＰセクション２４４間に配置される。装置２５４として使用するのに好適な機構及び装置には、例えばクラッチ、流体継手及びギアトレーンを含むことができる。
【００１６】
図１の蒸気タービン１００の場合と同様に、図２の蒸気タービン２００は、ＨＰセクション２１０及びＩＰセクション２２０間で蒸気流れ２７０を再加熱する再加熱器２６０と組合せた状態で示している。再加熱器２６０は、必須ではなく、単に本発明の実施形態の例示として示している。
【００１７】
また図１の蒸気タービン１００の場合と同様に、図２の蒸気タービン２００は、つまり駆動トレイン２５０に関して、ＨＰセクション２１０を通る蒸気流れ２７０の方向がＩＰセクション２２０を通る蒸気流れ２７０の方向とほぼ反対方向でありまた第１のＬＰセクション２４２を通る蒸気流れ２７０の方向が第２のＬＰセクション２４４を通る蒸気流れ２７０の方向とほぼ反対方向である状態で示している。しかしながら、蒸気流れの方向は、単に例示の目的のためのものであり、かつ本発明の技術的範囲を限定するものとして考えるべきではない。
【００１８】
図２では、蒸気タービン２００は、第２のＬＰセクション２４４が駆動トレイン２５０と係合しておりまたバルブ２３６が開放して蒸気流れ２７０が第２のＬＰセクション２４４を通って流れている状態で示している。従って、蒸気タービン２００は、図１の複流ＬＰ蒸気タービン１００と同様に機能する。つまり、蒸気流れ２７０の全て又はほぼ全ては、その蒸気流れ２７０がＩＰセクション２２０から流出しかつ次にクロスオーバパイプ２３０を通り、第１のフィード２３２又は第２のフィード２３４を通りまた第１のＬＰセクション２４２又は第２のＬＰセクション２４４を通って流れる時に非抽出状態で残っている。図２における蒸気タービン２００の状態は、蒸気抽出が加熱目的のためである場合には、夏の期間の間におけるような殆ど又は全く蒸気を抽出していない期間の間における作動に特有のものである。
【００１９】
ここでもまた、抽出ポート２２２、２３８を通しての既知又は確定閾値以下の蒸気抽出は、いずれかのＬＰセクション２４２、２４４の作動に対して最小の作用を有することになる。当然ながら、そのような閾値は、タービン毎にまたその中で個々のタービンを作動させることができる範囲内においてさえ変化することになる。いずれにしても、そのような蒸気抽出の閾値は、いずれか又は両方のＬＰセクション２４２、２４４においてウィンデージ加熱を回避する蒸気抽出の量又は比率に等しい。別の言い方をすれば、ある量の又はある比率での蒸気抽出は、非抽出蒸気流れがいずれか又は両方のＬＰセクション２４２、２４４においてウィンデージ加熱を回避するのに十分であるという条件で行なうことができる。ＩＰセクション２２０の排出口に隣接した抽出ポート２２２を図示しかつクロスオーバパイプ２３０内における抽出ポート２３８を図示しているが、そのような構成は、必須ではない。例えば、単一の抽出ポート（例えば、２２２）を使用することができ、いずれかの位置において付加的な抽出ポートを使用することができ、或いはＩＰセクション２２０に隣接して又はクロスオーバパイプ２３０に沿っていずれかの場所に抽出ポートを設置することができる。図２の実施形態に示す構成は、単に例示の目的のためのものである。
【００２０】
図３に示すように、第２のＬＰセクション２４４は、装置２５４を使用して駆動トレイン２５０から該第２のＬＰセクション２４４を離脱させかつバルブ２３６を閉鎖して該第２のＬＰセクション２４４への蒸気流れ２７０を停止することによって、蒸気タービン２００から効果的に分離することができる。図３は、そのような状態にある蒸気タービン２００を示しており、この状態では、蒸気タービン２００は、第１のＬＰセクション２４２のみが蒸気流れ１７０を受けかつ駆動トレイン２５０と係合した状態で単一ＬＰ蒸気タービンとして作動させかつ作動させ続けることができる。
【００２１】
バルブ２３６として使用するのに好適な機構及び装置には、例えばグローブバルブ、ボールバルブ及びバタフライバルブを含むことができる。加えて、第２フィード２３４内に配置されたバルブ２３６を示しているが、このことは、必須ではない。バルブ２３６は、第１のＬＰセクション２４２への蒸気流れ１７０を遮断せずに第２のＬＰセクション２４４への蒸気流れ２７０の選択的停止を可能にするクロスオーバパイプ２３０の別の部分内に設置することができる。
【００２２】
図３に示す状態での蒸気タービン２００の作動は、蒸気抽出が加熱目的のためである場合には、冬の期間の間におけるような本明細書に説明した閾値よりも大きい量の蒸気を抽出している期間の間におけるその作動に特有のものである。閾値よりも大きい量の蒸気の抽出が最早必要でない場合には、バルブ２３６は再解放させかつ第２のＬＰセクション２４４は駆動トレイン２５０と再係合させることができる。ここでもまた、そのようなバルブ２３６の開放及び第２のＬＰセクション２４４の再係合は、順々に又はほぼ同時にかのいずれかで行なうことができる。いずれにしても、蒸気タービン２００は、図２に示す状態に戻ることになる。
【００２３】
加えて、上述したように、閾値以下の蒸気量の抽出は、第１のＬＰセクション２４２及び第２のＬＰセクション２４４の作動に対して最小の影響を有することになる。従って、閾値以下の蒸気量の抽出は、図に示す蒸気タービンの作動の間において、つまりバルブ２３６が開放しておりかつ第２のＬＰセクション２４４が駆動トレイン２５０と係合している状態の間において継続するか又は開始させることができる。
【００２４】
駆動トレイン２５０に対して第２のＬＰセクション２４４を交互に係合及び離脱させることができることの１つの結果として、発電機２５２が、幾つかの蒸気タービンに特有のものである第２のＬＰセクション２４４に隣接する位置（図１に示すような）からＨＰセクション２１０に隣接する位置に移動される。その他の場所に、例えば第１のＬＰセクション２４２及び第２のＬＰセクション２４４間に発電機２５２を配置することもまた、幾つかの実施形態で実施可能なものとすることができる。
【００２５】
本明細書で使用する用語は、特定の実施形態を説明することのみを目的とするものであり、本開示を限定することを意図するものではない。本明細書で使用する場合に、数詞を付していない表現は、文脈がそうでないことを明確に示していない限り、複数の形態もまた含むことを意図している。さらに、本明細書で使用する場合の「含む」及び／又は「含んでいる」という用語は、記述した特徴、回数、ステップ、操作、要素及び／又は構成部品の存在を特定するが、１つ又はそれ以上のその他の特徴、回数、ステップ、操作、要素、構成部品及び／或いはそれらの群の存在又は付加を排除するものではないことを理解されたい。
【００２６】
本明細書は最良の形態を含む実施例を使用して、本発明を開示し、また当業者が、あらゆる装置又はシステムを製作しかつ使用しまたあらゆる関連又は組込み方法を実行することを含む本発明の実施を行なうことを可能にもする。本発明の特許性がある技術的範囲は、特許請求の範囲により定めており、また当業者が想到するその他の実施例を含むことができる。そのようなその他の実施例は、それらが特許請求の範囲の文言と相違しない構造的要素を含むか又はそれらが特許請求の範囲の文言と本質的でない相違を有する均等な構造的要素を含む場合には、特許請求の範囲の技術的範囲内に属することになることを意図している。
【符号の説明】
【００２７】
１００、２００  蒸気タービン
１１０、２１０  高圧（ＨＰ）セクション
１２０、２２０  中圧（ＩＰ）セクション
１２２、２２２、２３８  抽出ポート
１３０、２３０  クロスオーバパイプ
１３２  ＬＰフィード
１４０  低圧（ＬＰ）シェル
１４２、２４２  第１のＬＰセクション
１４４、２４４  第２のＬＰセクション
１５０、２５０  駆動トレイン
１５２  発電機
１６０  再加熱器
１７０  蒸気流れ
２３２  第１のＬＰセクションフィード
２３４  第２のＬＰセクションフィード
２３６  バルブ
２４３  第１のＬＰセクションシェル
２４３Ａ、２４３Ｂ  第１のＬＰセクションパッキン
２４５  第２のＬＰセクションシェル
２４５Ａ、２４５Ｂ  第２のＬＰセクションパッキン
２５４  係合／離脱装置
【図１】
2011220339.tif 000003
【図２】
2011220339.tif 000004
【図３】
2011220339.tif 000005