(57)【要約】【課題】排気室内における流体損失を低減可能であり、蒸気タービンの効率を向上可能な蒸気タービンの排気室、および蒸気タービンシステムを提供する。【解決手段】蒸気タービンの排気室は、蒸気タービンの最終段動翼を通過した蒸気を復水器に導くための排気流路を内部に画定するものであって、排気流路の外周側に形成される外周壁部を含むケーシングと、外周壁部よりも径方向の内側に設けられるベアリングコーンと、排気流路を流れる蒸気の一部を、排気流路の高圧側から排気流路の低圧側又は復水器に流す少なくとも一つのバイパス流路であって、ベアリングコーンに形成される高圧側開口および高圧側開口よりも開口に面する前記蒸気の圧力が低い低圧側開口を含むバイパス流路と、を備える。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気タービンの最終段動翼を通過した蒸気を復水器に導くための排気流路を内部に画定する蒸気タービンの排気室であって、
前記排気流路の外周側に形成される外周壁部を含むケーシングと、
前記外周壁部よりも径方向の内側に設けられるベアリングコーンと、
前記排気流路を流れる蒸気の一部を、前記排気流路の高圧側から前記排気流路の低圧側又は前記復水器に流す少なくとも一つのバイパス流路であって、前記ベアリングコーンに形成される高圧側開口および前記高圧側開口よりも開口に面する前記蒸気の圧力が低い低圧側開口を含むバイパス流路と、を備える蒸気タービンの排気室。
【請求項２】
前記低圧側開口は、前記高圧側開口よりも前記ベアリングコーンの流れ方向の上流側に形成され、
前記蒸気タービンの排気室を、周方向において、前記復水器が設けられる復水器側と、前記復水器が設けられる側とは反対側の反復水器側と、に区分した際に、前記高圧側開口は前記反復水器側に形成され、前記低圧側開口は前記復水器側に形成される
請求項１に記載の蒸気タービンの排気室。
【請求項３】
前記低圧側開口は、前記高圧側開口よりも前記ベアリングコーンの流れ方向の上流側に位置する軸端シール部であって、前記最終段動翼の根元部と前記ベアリングコーンの前記流れ方向の上流側の端部との間に形成される軸端シール部からなる
請求項１に記載の蒸気タービンの排気室。
【請求項４】
前記蒸気タービンの排気室を、周方向において、前記復水器が設けられる復水器側と、前記復水器が設けられる側とは反対側の反復水器側と、に区分した際に、前記バイパス流路の前記高圧側開口は、前記反復水器側に設けられる
請求項３に記載の蒸気タービンの排気室。
【請求項５】
前記ケーシングは、前記ベアリングコーンよりも径方向の内側に設けられる内周壁部をさらに含み、
前記バイパス流路の少なくとも一部は、前記ベアリングコーンの外側面と前記内周壁部の内側面とにより形成されている
請求項１乃至４の何れか１項に記載の蒸気タービンの排気室。
【請求項６】
前記低圧側開口は、前記復水器に形成される
請求項１に記載の蒸気タービンの排気室。
【請求項７】
前記バイパス流路を開閉する開閉弁をさらに備える請求項１乃至６の何れか１項に記載の蒸気タービンの排気室。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか１項に記載の蒸気タービンの排気室を含む蒸気タービンと、
燃料を燃焼させて蒸気を生成するボイラと、
前記蒸気タービンにより発電する発電機と、
前記排気流路を流れる前記蒸気の剥離を検出するための剥離検出装置と、を備える蒸気タービンシステム。
【請求項９】
前記剥離検出装置は、前記ベアリングコーンの内側面に設けられる圧力センサを含む
請求項８に記載の蒸気タービンシステム。
【請求項１０】
前記剥離検出装置は、前記ベアリングコーンの外側面に設けられる振動検出装置を含む
請求項８に記載の蒸気タービンシステム。
【請求項１１】
前記剥離検出装置は、前記発電機の出力を検出する出力検出装置を含む
請求項８に記載の蒸気タービンシステム。
【請求項１２】
前記剥離検出装置は、前記蒸気タービンシステムに設けられた測定器の測定結果から前記蒸気タービンの効率を算出する算出装置を含む
請求項８に記載の蒸気タービンシステム。
【請求項１３】
前記蒸気タービンシステムは、
数値流体解析を実行することにより得られた前記排気流路を流れる前記蒸気の剥離状態および非剥離状態を表す判定基準データを記憶する記憶装置と、
前記剥離検出装置による検出結果および前記判定基準データに基づいて、前記排気流路を流れる前記蒸気の剥離を判定する剥離判定装置と、をさらに備える
請求項８乃至１２の何れか１項に記載の蒸気タービンシステム。
【請求項１４】
前記蒸気タービンシステムは、前記排気流路を流れる前記蒸気の剥離を抑制するための剥離抑制装置をさらに備え、
前記剥離抑制装置は、前記剥離検出装置による検出結果に基づいて、前記蒸気タービンの主蒸気弁の開閉動作を制御、又は前記ボイラに投入される燃料の投入量を調整する制御装置を含む
請求項８乃至１３の何れか１項に記載の蒸気タービンシステム。
【請求項１５】
前記蒸気タービンシステムは、前記排気流路を流れる前記蒸気の剥離を抑制するための剥離抑制装置をさらに備え、
前記剥離抑制装置は、前記バイパス流路を開閉する開閉弁の開閉動作を制御する制御装置を含む
請求項８乃至１３の何れか１項に記載の蒸気タービンシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、蒸気タービンの最終段動翼を通過した蒸気を復水器に導くための排気流路を内部に画定する蒸気タービンの排気室、並びに蒸気タービン、ボイラおよび発電機を備える蒸気タービンシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、蒸気タービンのタービン内で仕事をして最終段動翼を通過した蒸気（排気）は、排気室内の排気流路を通った後に、復水器により復水される。排気流路を流れる蒸気は、排気室内のディフューザ流路を通過する際に、流れが減速されることで圧力が回復する。排気室内での圧力回復量が大きいほど、復水器と最終段動翼出口との圧力差が大きくなり、最終段動翼出口の圧力が低下するため、タービン出力が増加し、タービン効率が上昇する。ここで、排気室内での圧力回復量は、排気室内を流れる蒸気の流れの性状や、排気室の内部構造物の形状などの影響を受ける。このため、タービン効率を向上させるための構成が幾つか提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、排気室のディフューザ流路を形成するフローガイドに偏向部材を設けて、ディフューザ流路内においてチップフローに旋回を付与し、チップフローと蒸気主流とが混合する際の損失を低減させる蒸気タービンが記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、排気室から下方に向けて蒸気が排出される蒸気タービンの排気装置であって、排気室における外周側のフローガイドと内周側のベアリングコーンとにより形成される蒸気の流路が、上側部位に比べて下側部位の方が長く形成された蒸気タービンの排気装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２２０１２５号公報
【特許文献２】特開平１１−２００８１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１、２に記載の蒸気タービンや蒸気タービンの排気装置では、環境変化により蒸気タービンの効率が低下する虞がある。より具体的には、復水器内の圧力は、季節の変化による気温の変化などの環境の変化により変動するものであり、該復水器内の圧力の変化は、排気室内の蒸気の流れを変化させる。特に気温が高い場合には、復水器内の圧力が高くなる（低真空度になる）ので、排気室内を流れる蒸気の流れに乱れが生じる。排気室内を流れる蒸気の流れに乱れが生じると、例えば、ベアリングコーンの内側面に面する蒸気の圧力が高くなり、排気流路を流れる蒸気が、ディフューザ流路の内径側を覆うベアリングコーンから剥離して、排気室内における圧力回復性能が著しく低下する現象が生じることがある。このように排気室内を流れる蒸気の流れに乱れが生じると、排気室内での流体損失が大きくなり蒸気タービンの効率が低下する虞がある。
【０００７】
上述した事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、排気室内における流体損失を低減可能であり、蒸気タービンの効率を向上可能な蒸気タービンの排気室、および蒸気タービンシステム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】
（１）本発明の少なくとも一実施形態にかかる蒸気タービンの排気室は、
蒸気タービンの最終段動翼を通過した蒸気を復水器に導くための排気流路を内部に画定する蒸気タービンの排気室であって、
前記排気流路の外周側に形成される外周壁部を含むケーシングと、
前記外周壁部よりも径方向の内側に設けられるベアリングコーンと、
前記排気流路を流れる蒸気の一部を、前記排気流路の高圧側から前記排気流路の低圧側又は前記復水器に流す少なくとも一つのバイパス流路であって、前記ベアリングコーンに形成される高圧側開口および前記高圧側開口よりも開口に面する前記蒸気の圧力が低い低圧側開口を含むバイパス流路と、を備える。
【０００９】
上記（１）の構成によれば、蒸気タービンの排気室は、排気流路の外周側に形成される外周壁部を含むケーシングと、外周壁部よりも径方向の内側に設けられるベアリングコーンと、排気流路を流れる蒸気の一部を、排気流路の高圧側から排気流路の低圧側又は復水器に流す少なくとも一つのバイパス流路と、を備えている。該バイパス流路は、ベアリングコーンに形成される高圧側開口および高圧側開口よりも開口に面する蒸気の圧力が低い低圧側開口を含んでいる。このような蒸気タービンの排気室は、ベアリングコーンに形成される高圧側開口を含むバイパス流路により、排気流路のベアリングコーン側に順流流れを形成することで、蒸気のベアリングコーンの内側面からの剥離を抑制できるので、排気室内の実効的な排気面積が拡大して排気室内における蒸気の圧力回復量を増加させることができる。したがって、上述したような蒸気タービンの排気室は、排気室内における流体損失を低減可能であり、蒸気タービンの効率を向上可能である。
【００１０】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記低圧側開口は、前記高圧側開口よりも前記ベアリングコーンの流れ方向の上流側に形成され、
前記蒸気タービンの排気室を、周方向において、前記復水器が設けられる復水器側と、前記復水器が設けられる側とは反対側の反復水器側と、に区分した際に、前記高圧側開口は前記反復水器側に形成され、前記低圧側開口は前記復水器側に形成される。
【００１１】
上記（２）の構成によれば、蒸気タービンの排気室における反復水器側は、復水器側とは異なり、ベアリングコーン側を流れる蒸気がケーシングの外周壁部に突き当たって折り返すような、ベアリングコーン側を流れる蒸気が流れ難い構造になっている。このため、反復水器側を流れる蒸気は、復水器側を流れる蒸気よりも高圧になるので、反復水器側におけるベアリングコーンの内側面に面する蒸気は、ベアリングコーンの内側面から剥離しやすい。そこで、バイパス流路の高圧側開口を反復水器側に低圧側開口を復水器側に形成することにより、ベアリングコーンの反復水器側に形成される高圧側開口から、ベアリングコーンの内側面に面する蒸気の一部を、ベアリングコーンの復水器側に形成される低圧側開口に向かって流すことができるので、排気流路の反復水器側に、ベアリングコーンの内側面に沿うような順流流れを形成することができる。
【００１２】
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記低圧側開口は、前記高圧側開口よりも前記ベアリングコーンの流れ方向の上流側に位置する軸端シール部であって、前記最終段動翼の根元部と前記ベアリングコーンの前記流れ方向の上流側の端部との間に形成される軸端シール部からなる。
【００１３】
上記（３）の構成によれば、軸端シール部は、最終段動翼の根元部とベアリングコーンの流れ方向の上流側の端部との間に形成されているため、軸端シール部の近傍の蒸気は、ベアリングコーンの流れ方向の上流側の内側面に面する蒸気に比べて低圧である。このため、低圧側開口と高圧側開口との間の圧力差を大きくすることができるので、バイパス流路の高圧側開口から蒸気を効率的に流れ込ませることができる。
【００１４】
（４）幾つかの実施形態では、上記（３）の構成において、
前記蒸気タービンの排気室を、周方向において、前記復水器が設けられる復水器側と、前記復水器が設けられる側とは反対側の反復水器側と、に区分した際に、前記バイパス流路の前記高圧側開口は、前記反復水器側に設けられる。
【００１５】
上述したように、反復水器側を流れる蒸気は、復水器側を流れる蒸気よりも高圧になるので、反復水器側におけるベアリングコーンの内側面に面する蒸気は、ベアリングコーンの内側面から剥離しやすい。上記（４）の構成によれば、バイパス流路の高圧側開口を反復水器側に形成することで、該高圧側開口から、ベアリングコーンの反復水器側の内側面に面する蒸気の一部を、低圧側開口に向かって流すことができるので、排気流路の反復水器側に、ベアリングコーンの内側面に沿うような順流流れを形成することができる。特に、バイパス流路の高圧側開口を高圧となる反復水器側のみに限定することで、高圧側開口と低圧側開口の圧力差を大きくすることができるので、バイパス流路の高圧側開口から蒸気を効率的に流れ込ませることができる。
【００１６】
（５）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（４）の構成において、
前記ケーシングは、前記ベアリングコーンよりも径方向の内側に設けられる内周壁部をさらに含み、
前記バイパス流路の少なくとも一部は、前記ベアリングコーンの外側面と前記内周壁部の内側面とにより形成されている。
【００１７】
上記（５）の構成によれば、ベアリングコーンは、ケーシングの内周壁部の内張りとして、外側面と内周壁部の内側面とによりバイパス流路の少なくとも一部が形成されているので、バイパス流路が不要となった際に、ベアリングコーンの交換や加工により容易にバイパス流路の除去が可能である。
【００１８】
（６）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記低圧側開口は、前記復水器に形成される。
上記（６）の構成によれば、復水器の内部の蒸気は、軸端シール部の近傍の蒸気やベアリングコーンの流れ方向の上流側の内側面に面する蒸気に比べて低圧である。このため、低圧側開口と高圧側開口との間の圧力差を大きくすることができるので、バイパス流路の高圧側開口から蒸気を効率的に流れ込ませることができる。
【００１９】
（７）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（６）の構成において、
前記バイパス流路を開閉する開閉弁をさらに備える。
上記（７）の構成によれば、ベアリングコーンの内側面に面する蒸気に剥離が生じるような場合には、開閉弁を開く（開度を大きくする）ことで、ベアリングコーンの内側面に面する蒸気の一部を、バイパス流路を通じて流すことができ、蒸気のベアリングコーンの内側面からの剥離を抑制できる。また、ベアリングコーンの内側面に面する蒸気に剥離が生じない場合には、開閉弁を閉じる（開度を小さくする）ことで、バイパス流路を蒸気の一部が通ることによる圧力低下や流体損失を抑制することができる。
【００２０】
（８）本発明の少なくとも一実施形態にかかる蒸気タービンシステムは、
上記（１）〜（７）に記載の蒸気タービンの排気室を含む蒸気タービンと、
燃料を燃焼させて蒸気を生成するボイラと、
前記蒸気タービンにより発電する発電機と、
前記排気流路を流れる前記蒸気の剥離を検出するための剥離検出装置と、を備える。
【００２１】
上記（８）の構成によれば、剥離検出装置により排気流路を流れる蒸気の剥離を検出することができる。このため、剥離検出装置が剥離を検出しないようにする、例えば蒸気タービンシステムを構成する蒸気タービンやボイラなどを制御することで、排気室内における流体損失を低減可能であり、蒸気タービンの効率を向上可能である。
【００２２】
（９）幾つかの実施形態では、上記（８）の構成において、
前記剥離検出装置は、前記ベアリングコーンの内側面に設けられる圧力センサを含む。
上記（９）の構成によれば、圧力センサによりベアリングコーンの内側面に面する蒸気の圧力を検出することができる。ここで、蒸気がベアリングコーンの内側面から剥離した場合の圧力分布は、剥離していない場合の圧力分布とは異なる。よって、圧力センサにより排気流路を流れる蒸気のベアリングコーンの内側面からの剥離を検出することができる。
【００２３】
（１０）幾つかの実施形態では、上記（８）の構成において、
前記剥離検出装置は、前記ベアリングコーンの外側面に設けられる振動検出装置を含む。
上記（１０）の構成によれば、振動検出装置によりベアリングコーンの振動を検出することができる。ここで、蒸気がベアリングコーンの内側面から剥離した場合には、剥離していない場合に比べて、ベアリングコーンの内側面に面する蒸気の流れが乱れるので、ベアリングコーンが大きく振動する。よって、振動検出装置により排気流路を流れる蒸気のベアリングコーンの内側面からの剥離を検出することができる。また、振動検出装置は、ベアリングコーンの内側面に設けられる圧力センサとは異なり、ベアリングコーンの外側面に設けることができるので、設置が容易である。
【００２４】
（１１）幾つかの実施形態では、上記（８）の構成において、
前記剥離検出装置は、前記発電機の出力を検出する出力検出装置を含む。
上記（１１）の構成によれば、出力検出装置により発電機の出力を検出することができる。ここで、蒸気がフローガイドやベアリングコーンから剥離した場合には、剥離していない場合に比べて、蒸気タービンの効率が低下し、蒸気タービンの出力および発電機の出力が低下する。よって、出力検出装置により排気流路を流れる蒸気の剥離を検出することができる。また、出力検出装置は通常発電機などに設けられていて、蒸気の剥離を検出するための装置を新たに設ける必要がないので、システム構成の複雑化を防止することができる。
【００２５】
（１２）幾つかの実施形態では、上記（８）の構成において、
前記剥離検出装置は、前記蒸気タービンシステムに設けられた測定器の測定結果から前記蒸気タービンの効率を算出する算出装置を含む。
【００２６】
上記（１２）の構成によれば、算出装置により蒸気タービンシステムに設けられた測定器の測定結果から蒸気タービンの効率を算出することができる。上述したように、蒸気がフローガイドやベアリングコーンから剥離した場合には、剥離していない場合に比べて、蒸気タービンの効率が低下し、蒸気タービンの出力および発電機の出力が低下する。よって、算出装置により排気流路を流れる蒸気の剥離を検出することができる。また、測定器には蒸気タービンなどに通常設けられるものを利用することで、蒸気の剥離を検出するための装置を新たに設ける必要がないので、システム構成の複雑化を防止することができる。
【００２７】
（１３）幾つかの実施形態では、上記（８）〜（１２）の構成において、
前記蒸気タービンシステムは、
数値流体解析を実行することにより得られた前記排気流路を流れる前記蒸気の剥離状態および非剥離状態を表す判定基準データを記憶する記憶装置と、
前記剥離検出装置による検出結果および前記判定基準データに基づいて、前記排気流路を流れる前記蒸気の剥離を判定する剥離判定装置と、をさらに備える。
【００２８】
上記（１３）の構成によれば、
記憶装置に記憶された数値流体解析を実行することにより得られた判定基準データを用いることで、蒸気の剥離をより明確に検出することができる。このため、圧力センサなどの剥離検出装置のうちの幾つかが故障したような場合でも蒸気の剥離を検出することができる。また、蒸気の剥離の検出精度を維持しつつ、圧力センサなどの剥離検出装置の数を少なくすることができる。
【００２９】
（１４）幾つかの実施形態では、上記（８）〜（１３）の構成において、
前記蒸気タービンシステムは、前記排気流路を流れる前記蒸気の剥離を抑制するための剥離抑制装置をさらに備え、
前記剥離抑制装置は、前記剥離検出装置による検出結果に基づいて、前記蒸気タービンの主蒸気弁の開閉動作を制御、又は前記ボイラに投入される燃料の投入量を調整する制御装置を含む。
【００３０】
上記（１４）の構成によれば、排気流路を流れる蒸気の剥離が検出された場合には、制御装置は、通常運転時よりも蒸気タービンの主蒸気弁を開いたり（開度を大きくする）、ボイラに投入される燃料の投入量を増やしたりすることで、蒸気タービンの主蒸気流量を一時的に増加させることができる。蒸気タービンの主蒸気流量が増加すると、排気流路に大流量の蒸気が流れるので、ベアリングコーンの近傍を流れる蒸気がベアリングコーンの内側面に付着する。このため、排気流路を流れる蒸気の剥離を抑制することができる。また、排気流路を流れる蒸気の剥離が検出されていない場合には、制御装置は、蒸気の剥離が検出された場合よりも、蒸気タービンの主蒸気弁を閉じたり（開度を小さくする）、ボイラに投入される燃料の投入量を減らしたりできるので、蒸気タービンの燃焼効率を向上させることができる。なお、ボイラに投入される燃焼の投入量を調整する方が、主蒸気弁の開閉動作よりも、蒸気タービンの主蒸気流量を長時間にわたって大幅に増量させることが可能である。
【００３１】
また、蒸気の剥離は、事前の運転状況の影響を受ける。例えば、小流量や低真空の運転条件下で蒸気の剥離が生じた後に、定常運転になった場合には、蒸気は剥離した状態が維持されるが、大流量や高真空の運転条件下で蒸気がベアリングコーンの内側面に付着した後に、定常運転になった場合には、蒸気は剥離しない状態を維持できるという特性がある。該特性を利用して、制御装置は、蒸気タービンの主蒸気弁を閉じたり（開度を小さくする）、ボイラに投入される燃料の投入量を減らしたりできるので、蒸気タービンの燃焼効率をさらに向上させることができる。
【００３２】
（１５）幾つかの実施形態では、上記（８）〜（１３）の構成において、
前記蒸気タービンシステムは、前記排気流路を流れる前記蒸気の剥離を抑制するための剥離抑制装置をさらに備え、
前記剥離抑制装置は、前記バイパス流路を開閉する開閉弁の開閉動作を制御する制御装置を含む。
【００３３】
上記（１５）の構成によれば、排気流路を流れる蒸気の剥離が検出された場合には、制御装置は、バイパス流路を開閉する開閉弁を開く（開度を大きくする）ことで、ベアリングコーンの内側面に面する蒸気の一部を、バイパス流路を通じて流すことができ、蒸気のベアリングコーンの内側面からの剥離を抑制できる。また、排気流路を流れる蒸気の剥離が検出されない場合には、制御装置は、開閉弁を閉じる（開度を小さくする）ことで、バイパス流路を蒸気の一部が通ることによる圧力低下や流体損失を抑制することができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、排気室内における流体損失を低減可能であり、蒸気タービンの効率を向上可能な蒸気タービンの排気室、および蒸気タービンシステムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態にかかる蒸気タービンの排気室を備える蒸気タービンの軸方向に沿った概略断面図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる蒸気タービンプラントの構成を概略的に示す概略構成図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる蒸気タービンの排気室の軸方向に沿った断面図である。
【図４】図３に示すＡ−Ａ線矢視の概略断面図である。
【図５】本発明の一実施形態にかかる蒸気タービンの排気室の軸方向から視た状態を示す概略図である。
【図６】比較例にかかる蒸気タービンの排気室の軸方向に沿った部分拡大断面図である。
【図７】本発明の他の一実施形態にかかる蒸気タービンの排気室の軸線方向に沿った断面図である。
【図８】本発明の他の一実施形態におけるバイパス流路を説明するための図であって、軸方向視において概略的に示す概略図である。
【図９】本発明の他の一実施形態におけるバイパス流路を説明するための図であって、複数の高圧側開口に対して一の低圧側開口が形成された状態を、軸方向視において概略的に示す概略図である。
【図１０】本発明の他の一実施形態にかかる蒸気タービンの排気室の軸線方向に沿った断面図であって、軸端シール部を低圧側開口とする状態を示す図である。
【図１１】図１０におけるバイパス流路を説明するための図であって、軸方向視において概略的に示す概略図である。
【図１２】本発明の他の一実施形態にかかる蒸気タービンの排気室の軸線方向に沿った断面図であって、反復水器側にのみ高圧側開口が形成された状態を示す図である。
【図１３】図１２におけるバイパス流路を説明するための図であって、軸方向視において概略的に示す概略図である。
【図１４】本発明の他の一実施形態にかかる蒸気タービンの排気室の軸線方向に沿った断面図であって、ケーシングによりバイパス流路の少なくとも一部が形成された状態を示す図である。
【図１５】本発明の他の一実施形態にかかる蒸気タービンの排気室の軸線方向に沿った断面図であって、低圧側開口が復水器に形成された状態を示す図である。
【図１６】図１５に示す蒸気タービンの排気室を復水器とともに軸方向から視た状態を示す概略図である。
【図１７】本発明の他の一実施形態にかかる蒸気タービンの排気室の軸線方向に沿った断面図であって、バイパス流路の途中に弁が設けられた状態を示す図である。
【図１８】本発明の一実施形態にかかる蒸気タービンシステムにおける制御の一例を示すフロー図である。
【図１９】本発明の一実施形態における剥離検出装置を説明するための図であって、蒸気タービンの排気室の軸方向に沿った部分拡大断面図である。
【図２０】図１９に示す剥離検出装置による蒸気の剥離の検出方法を説明するためのグラフであって、ベアリングコーンの流れ方向の上流端からの長さと検出される圧力との関係を示すグラフである。
【図２１】本発明の他の一実施形態における剥離検出装置を説明するための図であって、蒸気タービンの排気室の軸方向に沿った部分拡大断面図である。
【図２２】図２１に示す剥離検出装置による蒸気の剥離の検出方法を説明するためのグラフであって、蒸気が剥離した状態における振動数と蒸気が剥離していない状態における振動数を示すグラフである。
【図２３】本発明の一実施形態における剥離検出装置および剥離抑制装置を説明するための図であって、蒸気タービンプラントの他の構成を概略的に示す概略構成図である。
【図２４】本発明の一実施形態における制御装置の構成の一例を示す構成図である。
【図２５】本発明の一実施形態における剥離検出装置を説明するための図であって、蒸気タービンプラントの他の構成を概略的に示す概略構成図である。
【図２６】本発明の一実施形態にかかる蒸気タービンシステムにおける制御の他の一例を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」および「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
なお、同様の構成については同様の符号を付し説明を省略することがある。
【００３７】
まず、幾つかの実施形態にかかる蒸気タービンの排気室を備える蒸気タービンの全体構造について説明する。図１は、本発明の一実施形態にかかる蒸気タービンの排気室を備える蒸気タービンの軸方向に沿った概略断面図である。図１に示されるように、蒸気タービン１０は、長尺棒状のロータ１１と、ロータ１１を回転可能に支持するベアリング１２と、ロータ１１に設けられた複数段の動翼１３と、ロータ１１及び動翼１３を収容する内部ケーシング４と、動翼１３に対向するように内部ケーシング４に設けられた複数段の静翼１４と、内部ケーシング４の径方向の外側に設けられる外部ケーシング３と、を備えている。このような蒸気タービン１０においては、蒸気入口１５から内部ケーシング４の内部に導入された蒸気が、静翼１４を通過する際に膨張して増速されて、動翼１３に対して仕事をしてロータ１１を回転させるようになっている。なお、図１に示されるように、蒸気タービン１０の軸心ＬＡは、ロータ１１の中心軸ＬＣ上に存在してもよい。
【００３８】
また、蒸気タービン１０は、排気室２を備えている。排気室２は、図１に示されるように、動翼１３および静翼１４の下流側に位置している。内部ケーシング４内において動翼１３および静翼１４を通過した蒸気（蒸気流れＦＳ）は、蒸気の流れ方向の最も下流側に位置する動翼である最終段動翼１３Ａよりも、流れ方向の下流側に位置する排気室入口２２から排気室２に流入し、排気室２の内部に形成された排気流路２１を通った後に、排気室２の下方に設けられた排気室出口２３から蒸気タービン１０の外部に排出される。なお、図１に示される実施形態では、排気室出口２３は、ロータ１１の中心軸ＬＣを挟んで蒸気入口１５とは反対側に位置しているが、他の実施形態では、排気室出口２３は、ロータ１１の中心軸ＬＣに対して蒸気入口１５と同じ側に位置していてもよいし、ロータ１１の中心軸ＬＣに対して水平方向に離れた位置に設けられていてもよい。
【００３９】
図１に示される実施形態では、排気室２の下方には復水器１６が設けられている。復水器１６は、排気室２の排気室出口２３から蒸気が流入する復水器入口１６１が形成された胴１６２と、該胴１６２の内部に配置される不図示の複数の伝熱管と、を備えている。複数の伝熱管の内部には海水などで冷却された冷却水が流れている。この場合には、排気室２の排気室出口２３から復水器入口１６１を介して胴１６２の内部に流入した蒸気は、複数の伝熱管により凝縮されることで復水する。
【００４０】
また、蒸気タービン１０は、図１に示されるように、ベアリング１２の外周側を覆うように設けられるベアリングコーン６と、排気室２内においてベアリングコーン６の径方向外側に設けられるフローガイド５と、を備えている。フローガイド５やベアリングコーン６は、流れ方向の下流側（軸方向外側）に向かうにつれて蒸気タービン１０の軸心ＬＡとの距離が大きくなる筒状に形成されている。排気室２の内部には、フローガイド５とベアリングコーン６とにより環状のディフューザ流路２４が形成されている。ディフューザ流路２４は、最終段動翼１３Ａよりも流れ方向の上流側の第１内部空間２５に連通するとともに、流れ方向の下流側に向かうにつれて断面積が徐々に拡大する形状を有している。そして、蒸気タービン１０の最終段動翼１３Ａを通過した高速の蒸気流れＦＳがディフューザ流路２４に流入すると、蒸気流れＦＳが減速されて蒸気が有する運動エネルギーが圧力へと変換（静圧回復）されるようになっている。なお、図１に示されるように、フローガイド５およびベアリングコーン６の中心軸は、ロータ１１の中心軸ＬＣと同じ直線上に存在してもよい。なお、蒸気タービン１０は、高圧タービン又は中圧タービンで仕事をした蒸気が流れる低圧タービンであってもよい。
【００４１】
次に、幾つかの実施形態にかかる蒸気タービンシステムの全体構造について説明する。図２は、本発明の一実施形態にかかる蒸気タービンプラントの構成を概略的に示す概略構成図である。図２に示されるように、蒸気タービンシステム１は、例えば火力発電所のものであり、燃料を燃焼させて蒸気（主蒸気）を生成するボイラ１７と、ボイラ１７から送られた蒸気によりロータ１１を回転させる上述した蒸気タービン１０と、蒸気タービン１０のロータ１１の回転により駆動されて発電する発電機１８と、海水などで冷却される伝熱管を内蔵するとともに、蒸気タービン１０から排出された圧力と温度の低下した蒸気を伝熱管などにより凝縮させることで復水する上述した復水器１６と、復水器１６で復水した水をボイラ１７に送る給水ポンプ１９と、を備えている。また、図２に示されるように、蒸気タービンシステム１は、ボイラ１７と蒸気タービン１０に接続されるとともに、ボイラ１７で生成された蒸気を蒸気タービン１０に供給する蒸気導入ライン１７１と、復水器１６およびボイラ１７に接続されるとともに、給水ポンプ１９が途中に設けられる復水ライン１９１と、をさらに備えている。
【００４２】
次に、図１〜図１７を参照して、幾つかの実施形態にかかる蒸気タービン１０の排気室２の構成について、具体的に説明する。ここで、図３は、本発明の一実施形態にかかる蒸気タービンの排気室の軸方向に沿った断面図である。図４は、図３に示すＡ−Ａ線矢視の概略断面図である。図５は、本発明の一実施形態にかかる蒸気タービンの排気室の軸方向から視た状態を示す概略図である。なお、図５では、シール部材８１を省略して示している。
【００４３】
幾つかの実施形態にかかる蒸気タービン１０の排気室２は、図１に示されるように、蒸気タービン１０の最終段動翼１３Ａを通過した蒸気を復水器１６に導くための排気流路２１を内部に画定するようになっている。そして、排気室２は、図３に示されるように、排気流路２１の外周側に形成される外周壁部３１を含む外部ケーシング３（ケーシング）と、外周壁部３１よりも径方向の内側に設けられるベアリングコーン６と、排気流路２１を流れる蒸気の一部を、排気流路２１の高圧側から排気流路２１の低圧側又は復水器１６に流す少なくとも一つのバイパス流路７と、を備えている。そして、少なくとも一つのバイパス流路７は、図３に示されるように、ベアリングコーン６に形成される高圧側開口７１と、高圧側開口７１よりも開口に面する蒸気の圧力が低い低圧側開口７２と、を含んでいる。ここで、開口や面に面する蒸気とは、開口や面に面する内部空間（例えば排気流路２１など）における開口や面の近傍を流れる蒸気を意味する。
【００４４】
外部ケーシング３は、図３に示されるように、軸方向に沿って延在する外周壁部３１と、径方向に沿って延在する第１壁部３２であって、第１壁部３２の径方向の外側の端部（図中上端部）が外周壁部３１の軸方向の外側の端部（図中右端部）に接続される第１壁部３２と、を含んでいる。第１壁部３２は、図３に示されるように、径方向の内側の端部（図中下端部）がベアリングコーン６の流れ方向の下流側の端部に接続されている。また、図３に示される実施形態では、ベアリングコーン６は、軸方向に沿った断面において多直線状に形成されているが、軸方向に沿った断面において円弧状に形成されていてもよい。なお、他の幾つかの実施形態では、ベアリングコーン６の流れ方向の下流側の端部が外周壁部３１の軸方向の外側の端部に接続されていてもよい。また、他の幾つかの実施形態では、ベアリングコーン６は、外部ケーシング３の内部に収容されていてもよい。
【００４５】
図４に示されるように、排気室２を周方向において、排気室出口２３や復水器１６が設けられる側を復水器側と、排気室出口２３や復水器１６が設けられる側とは反対側を反復水器側と、に区分する。図４に示される実施形態では、復水器側と反復水器側とを区分する際の境界は、水平線ＬＨである。ここで、水平線ＬＨは、ロータ１１の中心軸ＬＣを通る軸線に直交して水平方向（図４中左右方向）に沿って延在する直線である。図４に示されるように、外周壁部３１は、水平線ＬＨが延在する方向に沿った断面内において、復水器側が半環状に形成されるとともに、反復水器側が鉛直方向に沿って延在している。
【００４６】
また、内部ケーシング４は、図３に示されるように、軸方向に沿って延在する内周壁部４１と、内周壁部４１の外周側に接続されるとともに径方向に沿って延在する第２壁部４２と、を含んでいる。内部ケーシング４は、第２壁部４２を介して外部ケーシング３に支持されている。また、図２に示される実施形態では、内周壁部４１の流れ方向の下流側の端部４３に設けられるフローガイド５は、軸方向に沿った断面において一本の直線状に形成されているが、軸方向に沿った断面において円弧状や多直線状に形成されていてもよい。
【００４７】
図３に示される実施形態では、少なくとも一つのバイパス流路７は、筒状の配管８４Ａにより形成されている。配管８４Ａは、図３に示されるように、一端がベアリングコーン６の反復水器側における流れ方向の下流側に接続されており、ベアリングコーン６の反復水器側における流れ方向の下流側において、排気流路２１に連通する高圧側開口７１が形成されている。また、配管８４Ａは、図３に示されるように、他端がベアリングコーン６の復水器側における流れ方向の上流側に接続されており、ベアリングコーン６の復水器側における流れ方向の上流側において、排気流路２１に連通する低圧側開口７２が形成されている。また、配管８４Ａは、シール部材８１を貫通するようになっている。ここで、シール部材８１は、ベアリングコーン６の外側面６２と外側面６２と対向するロータ１１との間をシールするものである。また、配管８４Ａは、図５に示されるように、排気室２の軸方向視において、ベアリングコーン６の外側面６２に沿うような円弧状に形成されている。なお、図３に示される実施形態では、配管８４Ａは、途中で軸線が折れ曲がるように形成されているが、他の実施形態では、配管８４Ａは、軸線が直線状や円弧状になるような形状に形成されていてもよい。
【００４８】
図６は、比較例にかかる蒸気タービンの排気室の軸方向に沿った部分拡大断面図である。図６においては、図３に示される実施形態と同一の符号を有する部材については、その説明を省略する。図６に示される比較例の排気室２Ａは、上述した外周壁部３１を含む外部ケーシング３（ケーシング）と、上述したベアリングコーン６と、を備えているが、上述したバイパス流路７を備えない構成になっている。この場合には、特許文献１や特許文献２に記載された構成と同様に、蒸気タービン１０の効率が低下する虞がある。より具体的には、環境の変化などにより復水器１６内の圧力が高くなる（低真空度になる）と、排気室２内を流れる蒸気の流れに乱れが生じる。この際に、図６に示されるように、ベアリングコーン６に沿って流れ方向の上流側に流れる逆流ＲＣが形成されることもある。排気室２内を流れる蒸気の流れに乱れが生じると、排気流路２１を流れる蒸気が、ディフューザ流路２４の内径側を覆うベアリングコーン６から剥離して、排気室２内における圧力回復性能が著しく低下する現象が生じることがある。このように排気室２内を流れる蒸気の流れに乱れが生じると、排気室２内での流体損失が大きくなり蒸気タービン１０の効率が低下する虞がある。
【００４９】
そこで、本発明の発明者らは、ベアリングコーン６に形成される高圧側開口７１を含むバイパス流路７により、排気流路２１のベアリングコーン６側に順流流れＦＤを形成することで、蒸気のベアリングコーン６の内側面６１からの剥離を抑制することに思い至った。
【００５０】
上述したように、幾つかの実施形態にかかる蒸気タービン１０の排気室２は、図３、５および後述する図７〜１７に示されるように、上述した外周壁部３１を含む外部ケーシング３（ケーシング）と、上述したベアリングコーン６と、上述した上述した高圧側開口７１および低圧側開口７２を含む少なくとも一つのバイパス流路７と、を備えている。
【００５１】
上記の構成によれば、蒸気タービン１０の排気室２は、排気流路２１の外周側に形成される外周壁部３１を含む外部ケーシング３（ケーシング）と、外周壁部３１よりも径方向の内側に設けられるベアリングコーン６と、排気流路２１を流れる蒸気の一部を、排気流路２１の高圧側から排気流路２１の低圧側又は復水器１６に流す少なくとも一つのバイパス流路７と、を備えている。該バイパス流路７は、ベアリングコーン６に形成される高圧側開口７１および高圧側開口７１よりも開口に面する蒸気の圧力が低い低圧側開口７２を含んでいる。このような蒸気タービン１０の排気室２は、ベアリングコーン６に形成される高圧側開口７１を含むバイパス流路７により、排気流路２１のベアリングコーン６側に順流流れＦＤを形成することで、蒸気のベアリングコーン６の内側面６１からの剥離を抑制できるので、排気室２内の実効的な排気面積が拡大して排気室２内における蒸気の圧力回復量を増加させることができる。したがって、上述したような蒸気タービン１０の排気室２は、排気室２内における流体損失を低減可能であり、蒸気タービン１０の効率を向上可能である。
【００５２】
図７は、本発明の他の一実施形態にかかる蒸気タービンの排気室の軸線方向に沿った断面図である。幾つかの実施形態では、図３、７および後述する図１４に示されるように、上述した低圧側開口７２は、高圧側開口７１よりもベアリングコーン６の流れ方向の上流側に形成されている。そして、図３、７および後述する図１４に示されるように、上述した蒸気タービン１０の排気室２を、周方向において、復水器１６が設けられる復水器側と、復水器１６が設けられる側とは反対側の反復水器側と、に区分した際に、高圧側開口７１は反復水器側に形成され、低圧側開口７２は復水器側に形成される。
【００５３】
図７に示される実施形態では、少なくとも一つのバイパス流路７は、筒状の配管８４Ｂにより形成されている。配管８４Ｂは、図７に示されるように、一端がベアリングコーン６の反復水器側における流れ方向の上流側に接続されており、ベアリングコーン６の反復水器側における流れ方向の上流側において、排気流路２１に連通する高圧側開口７１が形成されている。また、配管８４Ｂは、図７に示されるように、他端がベアリングコーン６の復水器側における流れ方向の上流側に接続されており、ベアリングコーン６の復水器側における流れ方向の上流側において、排気流路２１に連通する低圧側開口７２が形成されている。また、配管８４Ｂは、一端および他端の両方がシール部材８１よりも軸方向の内側に位置しており、シール部材８１を貫通しない。
【００５４】
上記の構成によれば、蒸気タービン１０の排気室２における反復水器側は、復水器側とは異なり、ベアリングコーン６側を流れる蒸気が外部ケーシング３の外周壁部３１に突き当たって折り返すような、ベアリングコーン６側を流れる蒸気が流れ難い構造になっている。このため、反復水器側を流れる蒸気は、復水器側を流れる蒸気よりも高圧になるので、反復水器側におけるベアリングコーン６の内側面６１に面する蒸気は、ベアリングコーン６の内側面６１から剥離しやすい。そこで、バイパス流路７の高圧側開口７１を反復水器側に、低圧側開口７２を復水器側に形成することにより、ベアリングコーン６の反復水器側に形成される高圧側開口７１から、ベアリングコーン６の内側面６１に面する蒸気の一部を、ベアリングコーン６の復水器側に形成される低圧側開口７２に向かって流すことができるので、排気流路２１の反復水器側に、ベアリングコーン６の内側面６１に沿うような順流流れＦＤを形成することができる。また、バイパス流路７を通り、ベアリングコーン６の復水器側に形成される低圧側開口７２から排気流路２１の復水器側に流出する蒸気により、排気流路２１の復水器側に、ベアリングコーン６の内側面６１に沿うような順流流れＦＤを形成することもできる。
【００５５】
図８は、本発明の他の一実施形態におけるバイパス流路を説明するための図であって、軸方向視において概略的に示す概略図である。幾つかの実施形態では、上述した排気室２は、図８に示されるように、複数の上述したバイパス流路７を備えている。複数のバイパス流路７の各々は、一つの高圧側開口７１と、一つの低圧側開口７２と、を含んでいる。この場合には、バイパス流路７は、高圧側開口７１と、該高圧側開口７１に通じる低圧側開口７２と、を含んでいるので、バイパス流路７の内部における蒸気の流れに乱れが生じることを抑制できるため、バイパス流路７の高圧側開口７１から蒸気を効率的に流れ込ませることができる。
【００５６】
図９は、本発明の他の一実施形態におけるバイパス流路を説明するための図であって、複数の高圧側開口に対して一の低圧側開口が形成された状態を、軸方向視において概略的に示す概略図である。幾つかの実施形態では、上述したバイパス流路７は、図９に示されるように、複数の高圧側開口７１と、複数の高圧側開口７１の各々に通じる一つの低圧側開口７２と、を含んでいる。このため、複数の高圧側開口７１の各々から流れ込んだ蒸気は、バイパス流路７を通り、低圧側開口７２から流出するようになっている。この場合には、複数のバイパス流路７を設けるよりもレイアウト性を向上させることができる。また、複数の高圧側開口７１の中で、面する蒸気の圧力が高い高圧側開口７１から多くの蒸気がバイパス流路７に入りこむので、排気流路２１のベアリングコーン６側を流れる蒸気を効果的に整流することができる。
【００５７】
なお、他の幾つかの実施形態では、上述したバイパス流路７は、複数の低圧側開口７２と、複数の低圧側開口７２の各々に通じる一つの高圧側開口７１と、を含んでいてもよい。この場合には、複数のバイパス流路７を設けるよりもレイアウト性を向上させることができる。また、複数の低圧側開口７２の中で、面する蒸気の圧力が低い低圧側開口７２から多くの蒸気がバイパス流路７から流出するので、排気流路２１のベアリングコーン６側を流れる蒸気を効果的に整流することができる。
【００５８】
図１０は、本発明の他の一実施形態にかかる蒸気タービンの排気室の軸線方向に沿った断面図であって、軸端シール部を低圧側開口とする状態を示す図である。図１１は、図１０におけるバイパス流路を説明するための図であって、軸方向視において概略的に示す概略図である。図１２は、本発明の他の一実施形態にかかる蒸気タービンの排気室の軸線方向に沿った断面図であって、反復水器側にのみ高圧側開口が形成された状態を示す図である。図１３は、図１２におけるバイパス流路を説明するための図であって、軸方向視において概略的に示す概略図である。幾つかの実施形態では、図１０、１２に示されるように、上述した低圧側開口７２は、高圧側開口７１よりもベアリングコーン６の流れ方向の上流側に位置する軸端シール部８２であって、最終段動翼１３Ａの根元部１３１とベアリングコーン６の流れ方向の上流側の端部６３からなる。
【００５９】
図１０、１２に示されるように、シール部材８１よりも軸方向の内側、且つ、最終段動翼１３Ａの根元部１３１よりも軸方向の外側に、ベアリングコーン６の外側面６２、ロータ１１およびシール部材８１により画定される第２内部空間８３が形成されている。第２内部空間８３は、軸端シール部８２を介してベアリングコーン６の上流側の端部６３よりも排気流路２１の上流側と連通するようになっている。図１０、１２に示される実施形態では、少なくとも一つのバイパス流路７は、筒状の配管８４Ｃと、第２内部空間８３と、により形成されている。配管８４Ｃは、図１０、１２に示されるように、一方の開口端がベアリングコーン６の流れ方向の下流側に接続されており、ベアリングコーン６の流れ方向の下流側において、排気流路２１に連通する高圧側開口７１が形成されている。また、配管８４Ｃは、図１０、１２に示されるように、途中で折り曲げられてシール部材８１を貫通し、他方の開口端が第２内部空間８３内に位置して、配管８４Ｃの他端側開口が第２内部空間８３に連通するようになっている。また、配管８４Ｃは、図１１、１３に示されるように、排気室２の軸方向視において、径方向に沿って延在している。
【００６０】
また、軸端シール部８２（低圧側開口７２）は、図１１に示されるように、環状に開口していてもよいし、図１３に示されるように、周方向における一部に形成されていてもよい。軸端シール部８２は復水器側にのみ開口することが望ましい。この場合には、低圧側開口７２と高圧側開口７１との間の圧力差を大きくすることができるので、バイパス流路７の高圧側開口７１からバイパス流路７に蒸気を効率的に流れ込ませることができる。
【００６１】
上記の構成によれば、軸端シール部８２は、最終段動翼１３Ａの根元部１３１とベアリングコーン６の流れ方向の上流側の端部６３との間に形成されているため、軸端シール部８２の近傍の蒸気は、ベアリングコーン６の流れ方向の上流側の内側面６１に面する蒸気に比べて低圧である。このため、低圧側開口７２と高圧側開口７１との間の圧力差を大きくすることができるので、バイパス流路７の高圧側開口７１から蒸気を効率的に流れ込ませることができる。
【００６２】
幾つかの実施形態では、図１２、１３に示されるように、上述した蒸気タービン１０の排気室２を、周方向において、復水器１６が設けられる復水器側と、復水器１６が設けられる側とは反対側の反復水器側と、に区分した際に、上述するバイパス流路７の高圧側開口７１は、反復水器側に設けられる。
【００６３】
上述したように、反復水器側を流れる蒸気は、復水器側を流れる蒸気よりも高圧になるので、反復水器側におけるベアリングコーン６の内側面６１に面する蒸気は、ベアリングコーン６の内側面６１から剥離しやすい。上記の構成によれば、バイパス流路７の高圧側開口７１を反復水器側に形成することで、該高圧側開口７１から、ベアリングコーン６の反復水器側の内側面６１に面する蒸気の一部を、低圧側開口７２に向かって流すことができるので、排気流路２１の反復水器側に、ベアリングコーン６の内側面６１に沿うような順流流れＦＤを形成することができる。特に、バイパス流路７の高圧側開口７１を高圧となる反復水器側のみに限定することで、高圧側開口７１と低圧側開口７２の圧力差を大きくすることができるので、バイパス流路７の高圧側開口７１から蒸気を効率的に流れ込ませることができる。
【００６４】
図１４は、本発明の他の一実施形態にかかる蒸気タービンの排気室の軸線方向に沿った断面図であって、ケーシングによりバイパス流路の少なくとも一部が形成された状態を示す図である。幾つかの実施形態では、図１４に示されるように、上述した外部ケーシング３（ケーシング）は、ベアリングコーン６よりも径方向の内側に設けられる第３壁部３３（内周壁部）をさらに含んでいる。そして、上述したバイパス流路７の少なくとも一部は、ベアリングコーン６の外側面６２と第３壁部３３の内側面３３１とにより形成されている。
【００６５】
図１４に示されるように、外部ケーシング３は、軸方向に沿って延在する外周壁部３１と、径方向に沿って延在する第１壁部３２であって、第１壁部３２の径方向の外側の端部が外周壁部３１の軸方向の外側の端部に接続される第１壁部３２と、流れ方向の下流側（軸方向外側）に向かうにつれて蒸気タービン１０の軸心ＬＡとの距離が大きくなる筒状に形成されている第３壁部３３であって、軸方向の外側の端部が第１壁部３２の径方向の内側の端部に接続される第３壁部３３と、を含んでいる。また、ベアリングコーン６の流れ方向の下流側の端部は第１壁部３２の途中に接続されている。
【００６６】
そして、第３壁部３３の上流側の端部の内側面３３１とベアリングコーン６の外側面６２との間に第３内部空間８５が形成されている。第３内部空間８５は、図１４に示されるように、第１壁部３２のベアリングコーン６との接続部よりも径方向内側の内側面３１１と、第３壁部３３の内側面３３１と、ベアリングコーン６の外側面６２と、により画定されている。第３内部空間８５は、第３壁部３３の内側面３３１の流れ方向の上流側の部分と、該部分に対向するベアリングコーン６の外側面６２と、の間がシールされており、第２内部空間８３と第３内部空間８５とは連通しないようになっている。
【００６７】
図１４に示されるように、少なくとも一つのバイパス流路７は、筒状の配管８４Ｄと、第３内部空間８５と、筒状の配管８４Ｅと、により形成されている。配管８４Ｄは、図１４に示されるように、一方の開口端がベアリングコーン６の流れ方向の下流側に接続されており、ベアリングコーン６の流れ方向の下流側において、排気流路２１に連通する高圧側開口７１が形成されている。また、配管８４Ｄは、図１４に示されるように、径方向に沿って延在し、他方の開口端が第３内部空間８５内に位置して、配管８４Ｄの他端側開口が第３内部空間８５に連通するようになっている。
【００６８】
配管８４Ｅは、図１４に示されるように、一方の開口端がベアリングコーン６の流れ方向の上流側に接続されており、ベアリングコーン６の流れ方向の上流側において、排気流路２１に連通する低圧側開口７２が形成されている。また、配管８４Ｅは、図１４に示されるように、途中で折り曲げられて第３壁部３３の内側面３３１の流れ方向の上流側の部分と、該部分に対向するベアリングコーン６の外側面６２と、の間のシール部分を貫通し、他方の開口端が第３内部空間８５内に位置して、配管８４Ｅの他端側開口が第３内部空間８５に連通するようになっている。
【００６９】
上記の構成によれば、ベアリングコーン６は、外部ケーシング３の第３壁部３３の内張りとして、外側面６２と第３壁部３３の内側面３３１とによりバイパス流路７の少なくとも一部が形成されているので、バイパス流路７が不要となった際に、ベアリングコーン６の交換や加工により容易にバイパス流路７の除去が可能である。
【００７０】
図１５は、本発明の他の一実施形態にかかる蒸気タービンの排気室の軸線方向に沿った断面図であって、低圧側開口が復水器に形成された状態を示す図である。図１６は、図１５に示す蒸気タービンの排気室を復水器とともに軸方向から視た状態を示す概略図である。
【００７１】
幾つかの実施形態では、図１５、１６に示されるように、上述した低圧側開口７２は、復水器１６に形成される。図１５、１６に示される実施形態では、排気室２の側方に上述した復水器１６が設けられている。上述したように、復水器１６は、排気室２の排気室出口２３から蒸気が流入する復水器入口１６１が形成された胴１６２と、該胴１６２の内部に配置される不図示の複数の伝熱管と、を備えている。
【００７２】
図１５、１６に示されるように、少なくとも一つのバイパス流路７は、筒状の配管８４Ｆにより形成されている。配管８４Ｆは、図１５、図１６に示されるように、一方の開口端がベアリングコーン６の反復水器側の流れ方向の下流側に接続されており、ベアリングコーン６の反復水器側の流れ方向の下流側において、排気流路２１に連通する高圧側開口７１が形成されている。また、配管８４Ｆは、図１６に示されるように、他方の開口端が復水器１６の胴１６２に接続されており、胴１６２の内部の排気流路１６４に連通する低圧側開口７２が形成されている。排気流路１６４は復水器入口１６１を介して排気室２の排気流路２１と連通するようになっている。
【００７３】
上記の構成によれば、復水器１６の内部の蒸気は、軸端シール部８２の近傍の蒸気やベアリングコーン６の流れ方向の上流側の内側面６１に面する蒸気に比べて低圧である。このため、低圧側開口７２と高圧側開口７１との間の圧力差を大きくすることができるので、バイパス流路７の高圧側開口７１から蒸気を効率的に流れ込ませることができる。
【００７４】
図１７は、本発明の他の一実施形態にかかる蒸気タービンの排気室の軸線方向に沿った断面図であって、バイパス流路の途中に弁が設けられた状態を示す図である。幾つかの実施形態では、上述したバイパス流路７を開閉する開閉弁８６をさらに備える。図１７に示される実施形態では、上述した配管８４Ｆの途中に開閉弁８６が設けられているが、他の実施形態では、上述した配管８４Ａ〜８４Ｅに設けてもよい。特に、配管８４Ａや配管８４Ｃのシール部材８１よりも軸方向の外側に開閉弁８６を設けることで、開閉弁８６の操作が容易になる。
【００７５】
上記の構成によれば、ベアリングコーン６の内側面６１に面する蒸気に剥離が生じるような場合には、開閉弁８６を開く（開度を大きくする）ことで、ベアリングコーン６の内側面６１に面する蒸気の一部を、バイパス流路７を通じて流すことができ、蒸気のベアリングコーン６の内側面６１からの剥離を抑制できる。また、ベアリングコーン６の内側面６１に面する蒸気に剥離が生じない場合には、開閉弁８６を閉じる（開度を小さくする）ことで、バイパス流路７を蒸気の一部が通ることによる圧力低下や流体損失を抑制することができる。
【００７６】
次に、図１８〜図２６を参照して、幾つかの実施形態における剥離検出装置９１や剥離抑制装置９２などの構成について、具体的に説明する。ここで、図１８は、本発明の一実施形態にかかる蒸気タービンシステムにおける制御の一例を示すフロー図である。なお、以下に説明する剥離検出装置９１や剥離抑制装置９２などに関する発明は、上述した幾つかの実施形態における発明と組み合わせてもよいが、単独でも実施可能である。
【００７７】
図１８に示されるように、蒸気タービンシステム１は、排気流路を流れる蒸気の剥離抑制方法１００により、排気流路２１を流れる蒸気の剥離を抑制するようになっている。図１８に示されるように、排気流路２１を流れる蒸気の剥離抑制方法１００は、排気流路２１を流れる蒸気の剥離の検出させるための指示を確認するステップＳ１０１と、剥離検出装置９１により計測を行う計測ステップＳ１０２と、計測ステップＳ１０２での計測結果に基づいて、排気流路２１を流れる蒸気が剥離しているか否かを判定する判定ステップＳ１０３と、判定ステップＳ１０３での判定結果に基づいて、剥離抑制装置を作動させる剥離抑制装置作動ステップＳ１０４と、を備えている。
【００７８】
ステップＳ１０１にて、蒸気の剥離の検出させるための指示を確認できた場合には（Ｓ１０１の「ＹＥＳ」）、計測ステップＳ１０２が行われる。また、ステップＳ１０１にて、蒸気の剥離の検出させるための指示を確認できない場合には（Ｓ１０１の「ＮＯ」）、計測が終了する。また、判定ステップＳ１０３にて、排気流路２１を流れる蒸気が剥離していると判定された場合には（Ｓ１０３の「ＹＥＳ」）、剥離抑制装置作動ステップＳ１０４が行われる。また、判定ステップＳ１０３にて、排気流路２１を流れる蒸気が剥離していないと判定された場合には（Ｓ１０３の「ＮＯ」）は、計測ステップＳ１０２にて計測が継続される。
【００７９】
幾つかの実施形態では、上述した蒸気タービンシステム１は、上述した排気室２を含む蒸気タービン１０と、上述したボイラ１７と、上述した発電機１８と、排気流路２１を流れる蒸気の剥離を検出するための剥離検出装置９１と、を備えている。
【００８０】
図１９は、本発明の一実施形態における剥離検出装置を説明するための図であって、蒸気タービンの排気室の軸方向に沿った部分拡大断面図である。図１９に示されるように、剥離検出装置９１は、ベアリングコーン６の内側面６１に設けられる圧力センサ９１Ａを含んでいる。圧力センサ９１Ａは、図１９に示されるように、ベアリングコーン６の内側面６１に面する蒸気の圧力を検出するものであり、ベアリングコーン６の内側面６１における流れ方向の上流側から下流側にわたり複数設けられている。このため、複数の圧力センサ９１Ａの検出結果により、ベアリングコーン６の内側面６１の流れ方向における圧力分布を求めることができる。
【００８１】
図２０は、図１９に示す剥離検出装置による蒸気の剥離の検出方法を説明するためのグラフであって、ベアリングコーンの流れ方向の上流端からの長さと検出される圧力との関係を示すグラフである。蒸気がベアリングコーン６の内側面６１から剥離していない場合には、図２０中点線で示されるように、ベアリングコーン６の上流端からの長さが大きくなるにつれて、圧力センサ９１Ａにより検出される圧力が大きくなる。また、蒸気がベアリングコーン６の内側面６１から剥離している場合には、図２０中実線で示されるように、ベアリングコーン６の上流端からの長さが大きくなっても、圧力センサ９１Ａにより検出される圧力が大きくならない（圧力が回復しない）ようになっている。
【００８２】
上記の構成によれば、剥離検出装置９１により排気流路２１を流れる蒸気の剥離を検出することができる。このため、剥離検出装置９１が剥離を検出しないようにする、例えば蒸気タービンシステム１を構成する蒸気タービン１０やボイラ１７などを制御することで、排気室２内における流体損失を低減可能であり、蒸気タービン１０の効率を向上可能である。
【００８３】
上述したように、幾つかの実施形態では、上述した剥離検出装置９１は、ベアリングコーン６の内側面６１に設けられる圧力センサ９１Ａを含む。
【００８４】
上記の構成によれば、圧力センサ９１Ａによりベアリングコーン６の内側面６１に面する蒸気の圧力を検出することができる。ここで、蒸気がベアリングコーン６の内側面６１から剥離した場合の圧力分布は、剥離していない場合の圧力分布とは異なる。よって、圧力センサ９１Ａにより排気流路２１を流れる蒸気のベアリングコーン６の内側面からの剥離を検出することができる。
【００８５】
図２１は、本発明の他の一実施形態における剥離検出装置を説明するための図であって、蒸気タービンの排気室の軸方向に沿った部分拡大断面図である。図２１に示されるように、幾つかの実施形態では、上述した剥離検出装置９１は、ベアリングコーン６の外側面６２に設けられる振動検出装置９１Ｂを含む。
【００８６】
図２２は、図２１に示す剥離検出装置による蒸気の剥離の検出方法を説明するためのグラフであって、蒸気が剥離した状態における振動数と蒸気が剥離していない状態における振動数を示すグラフである。蒸気がベアリングコーン６の内側面６１から剥離していない場合には、図２２中点線で示されるように、振動検出装置９１Ｂにより検出される振動数が基準振動数Ｖよりも小さくなっている。また、蒸気がベアリングコーン６の内側面６１から剥離している場合には、図２２中実線で示されるように、振動検出装置９１Ｂにより検出される振動数が基準振動数Ｖよりも大きくなっている。
【００８７】
上記の構成によれば、振動検出装置９１Ｂによりベアリングコーン６の振動を検出することができる。ここで、蒸気がベアリングコーン６の内側面６１から剥離した場合には、剥離していない場合に比べて、ベアリングコーン６の内側面６１に面する蒸気の流れが乱れるので、ベアリングコーン６が大きく振動する。よって、振動検出装置９１Ｂにより排気流路２１を流れる蒸気のベアリングコーン６の内側面６１からの剥離を検出することができる。また、振動検出装置９１Ｂは、ベアリングコーン６の内側面６１に設けられる圧力センサ９１Ａとは異なり、ベアリングコーン６の外側面６２に設けることができるので、設置が容易である。
【００８８】
図２３は、本発明の一実施形態における剥離検出装置および剥離抑制装置を説明するための図であって、蒸気タービンプラントの他の構成を概略的に示す概略構成図である。図２４は、本発明の一実施形態における制御装置の構成の一例を示す構成図である。幾つかの実施形態では、図２３に示されるように、上述した剥離検出装置９１は、上述した発電機１８の出力を検出する出力検出装置９１Ｃを含む。出力検出装置９１Ｃは、図２３に示されるように、各々が発電機１８に設けられる電圧計９１１および電流計９１２を含んでおり、電圧計９１１により計測された電圧と電流計９１２により計測された電流とから、電圧と電流の積である電力（出力）を算出する。
【００８９】
図２３に示されるように、上述した蒸気タービンシステム１は、制御装置９をさらに備えている。電圧計９１１および電流計９１２は、制御装置９に電気的に接続されており、制御装置９に計測結果を送るようになっている。制御装置９は、制御装置９は、図２４に示されるように、入出力装置９３（入出力インターフェース）、記憶装置９４（ＲＯＭ、ＲＡＭ）、表示装置９５（ディスプレイ）および演算装置９６を含むマイクロコンピュータから構成されているが、一般的な構成および制御については適宜割愛することとする。入出力装置９３、記憶装置９４、表示装置９５および演算装置９６のそれぞれは、バス９０に電気的に接続されており、装置間における信号や画像データなどの送受信が可能に構成されている。
【００９０】
そして、制御装置９の入出力装置９３は、蒸気タービンシステム１を構成する各構成要素（例えば蒸気タービン１０）や、剥離検出装置９１、剥離抑制装置９２などからの各種情報が入力され、且つ、演算結果などに基づく各種情報を上述した各構成要素に出力する。また、入出力装置９３は、キーボードやマウスなどを含んでいる。記憶装置９４は、入力された各種情報や制御実施のために必要な各種プログラムや演算結果などを記憶可能に構成されている。また、記憶装置９４には、上述した計測ステップＳ１０２にて計測された剥離検出装置９１による検出結果である検出データ９４１が記憶されるようになっている。演算装置９６は、上述した各種情報に基づいて演算処理を行う。表示装置９５は、入力された各種情報や上述した演算装置９６による演算結果などの情報を表示する。上述した出力検出装置９１Ｃによる電力の算出は、演算装置９６が行ってもよい。
【００９１】
上記の構成によれば、出力検出装置９１Ｃにより発電機１８の出力を検出することができる。ここで、蒸気がフローガイド５やベアリングコーン６から剥離した場合には、剥離していない場合に比べて、蒸気タービン１０の効率が低下し、蒸気タービン１０の出力および発電機１８の出力が低下する。よって、出力検出装置９１Ｃにより排気流路２１を流れる蒸気の剥離を検出することができる。また、出力検出装置９１Ｃは通常、発電機１８などに設けられていて、蒸気の剥離を検出するための装置を新たに設ける必要がないので、システム構成の複雑化を防止することができる。
【００９２】
図２５は、本発明の一実施形態における剥離検出装置を説明するための図であって、蒸気タービンプラントの他の構成を概略的に示す概略構成図である。幾つかの実施形態では、上述した剥離検出装置９１は、上述した蒸気タービンシステム１に設けられた測定器９１Ｄの測定結果から蒸気タービン１０の効率を算出する算出装置９１Ｅを含む。
【００９３】
測定器９１Ｄは、蒸気タービン１０に通常設けられるものであり、図２５に示されるように、蒸気タービン１０の蒸気入口１５における蒸気の圧力を計測する第１圧力計９１３と、蒸気タービン１０の蒸気入口１５における蒸気の温度を計測する第１温度計９１４と、上述した蒸気入口１５における蒸気の流量を計測する第１流量計９１５と、上述した排気室出口２３又は復水器入口１６１における蒸気の圧力を計測する第２圧力計９１６と、上述した排気室出口２３又は復水器入口１６１におけるにおける蒸気の温度を計測する第２温度計９１７と、上述した排気室出口２３又は復水器入口１６１におけるにおける蒸気の流量を計測する第２流量計９１８と、を含んでいる。測定器９１Ｄは、制御装置９に電気的に接続されており、制御装置９に計測結果を送るようになっている。
【００９４】
また、算出装置９１Ｅは、第１圧力計９１３および第２圧力計の検出結果から圧力差を、第１温度計９１４および第２温度計９１７の検出結果から温度差を、第１流量計９１５および第２流量計９１８の検出結果から流量差を、を算出し、圧力差、温度差及び流量差を乗じて蒸気タービンの仕事量を算出して、該仕事量から蒸気タービンの効率を算出する。算出装置９１Ｅは、図２４に示されるように、演算装置９６でもよい。
【００９５】
上記の構成によれば、算出装置９１Ｅにより蒸気タービンシステム１に設けられた測定器９１Ｄの測定結果から蒸気タービン１０の効率を算出することができる。上述したように、蒸気がフローガイド５やベアリングコーン６から剥離した場合には、剥離していない場合に比べて、蒸気タービン１０の効率が低下し、蒸気タービン１０の出力および発電機の出力が低下する。よって、算出装置９１Ｅにより排気流路２１を流れる蒸気の剥離を検出することができる。また、測定器９１Ｄには蒸気タービン１０などに通常設けられるものを利用することで、蒸気の剥離を検出するための装置を新たに設ける必要がないので、システム構成の複雑化を防止することができる。
【００９６】
幾つかの実施形態では、上述した蒸気タービンシステム１は、数値流体解析を実行することにより得られた排気流路２１を流れる蒸気の剥離状態および非剥離状態を表す判定基準データ９４２を記憶する上述した記憶装置９４と、剥離検出装置９１による検出結果（検出データ９４１）および判定基準データ９４２に基づいて、排気流路２１を流れる蒸気の剥離を判定する剥離判定装置９６１と、をさらに備える。
【００９７】
図２６は、本発明の一実施形態にかかる蒸気タービンシステムにおける制御の他の一例を示すフロー図である。図２６に示されるように、上述した排気流路２１を流れる蒸気の剥離抑制方法１００は、上述した計測ステップＳ１０２の後、且つ、上述した判定ステップＳ１０３の前に行われる判定基準データ参照ステップＳ２０１をさらに備えている。判定基準データ参照ステップＳ２０１では、記憶装置９４に記憶された判定基準データ９４２が参照される。
【００９８】
判定基準データ９４２は、数値流体解析を実行することにより得られた蒸気タービン１０の運転条件ごとの、排気流路２１を流れる蒸気の剥離状態および非剥離状態を表すデータであり、蒸気が剥離状態であるか非剥離状態であるかの判断基準となるデータである。より具体的には、判定基準データ９４２には、ベアリングコーン６に面する蒸気の剥離状態における圧力分布や非剥離状態における圧力分布が含まれる。また、判定基準データ９４２には、ベアリングコーン６に面する蒸気の剥離状態における振動数や非剥離状態における振動数、剥離状態を判断するための基準振動数が含まれる。また、判定基準データ９４２には、蒸気タービン１０の運転条件ごとの蒸気タービン１０の効率や仕事量、蒸気タービン１０の運転条件ごとの発電機１８の出力などが含まれる。
【００９９】
判定ステップＳ１０３では、数値流体解析を実行することにより得られた判定基準データ９４２と計測ステップＳ１０２での計測結果（検出データ９４１）とを比較することにより、排気流路２１を流れる蒸気が剥離しているか否かを判定する。
【０１００】
剥離判定装置９６１は、図２４に示されるように、制御装置９の演算装置９６に含まれている。剥離判定装置９６１は、上述した判定基準データ参照ステップＳ２０１や上述した判定ステップＳ１０３を行う。なお、他の幾つかの実施形態では、剥離判定装置９６１は、判定基準データ９４２を参照しないで、上述した判定ステップＳ１０３を行ってもよい。
【０１０１】
上記の構成によれば、記憶装置９４に記憶された数値流体解析を実行することにより得られた判定基準データ９４２を用いることで、蒸気の剥離をより明確に検出することができる。このため、圧力センサ９１Ａなどの剥離検出装置９１のうちの幾つかが故障したような場合でも蒸気の剥離を検出することができる。また、蒸気の剥離の検出精度を維持しつつ、圧力センサ９１Ａなどの剥離検出装置９１の数を少なくすることができる。
【０１０２】
幾つかの実施形態では、上述した蒸気タービンシステム１は、排気流路２１を流れる蒸気の剥離を抑制するための剥離抑制装置９２をさらに備える。そして、剥離抑制装置９２は、剥離検出装置９１による検出結果に基づいて、蒸気タービン１０の主蒸気弁１０１の開閉動作を制御、又はボイラ１７に投入される燃料の投入量を調整する制御装置９を含む。
【０１０３】
図２４に示されるように、制御装置９は、蒸気タービン１０の主蒸気弁１０１の開閉動作を制御する主蒸気弁開閉制御装置９７と、ボイラ１７に投入される燃料の投入量を調整する燃料投入量調整装置９８と、をさらに含んでいる。
【０１０４】
図２３に示されるように、主蒸気弁１０１は、制御装置９に電気的に接続されている。また、主蒸気弁１０１は、蒸気導入ライン１７１の下流側寄りに設けられており、主蒸気弁開閉制御装置９７の制御により、ボイラ１７から蒸気導入ライン１７１を介して蒸気タービン１０に流れる蒸気（主蒸気）の流量を調整可能に構成されている。
【０１０５】
図２３に示されるように、ボイラ１７に投入される燃料は、ボイラ１７の上流側に設けられた燃料貯留装置１７２に貯留されている。ボイラ１７と燃料貯留装置１７２とは、燃料供給ライン１７３により接続されている。燃料供給ライン１７３の途中には、燃料供給量調整弁１７４が設けられている。燃料供給量調整弁１７４は、制御装置９に電気的に接続されている。燃料供給量調整弁１７４は、燃料投入量調整装置９８の制御により、燃料貯留装置１７２から燃料供給ライン１７３を介してボイラ１７に投入される燃料の量を調整可能に構成されている。
【０１０６】
上記の構成によれば、排気流路２１を流れる蒸気の剥離が検出された場合には、制御装置９は、通常運転時よりも蒸気タービン１０の主蒸気弁１０１を開いたり（開度を大きくする）、ボイラに投入される燃料の投入量を増やしたりすることで、蒸気タービン１０の主蒸気流量を一時的に増加させることができる。蒸気タービン１０の主蒸気流量が増加すると、排気流路に大流量の蒸気が流れるので、ベアリングコーン６の近傍を流れる蒸気がベアリングコーン６の内側面６１に付着する。このため、排気流路２１を流れる蒸気の剥離を抑制することができる。また、排気流路２１を流れる蒸気の剥離が検出されていない場合には、制御装置９は、蒸気の剥離が検出された場合よりも、蒸気タービン１０の主蒸気弁１０１を閉じたり（開度を小さくする）、ボイラ１７に投入される燃料の投入量を減らしたりできるので、蒸気タービン１０の燃焼効率を向上させることができる。なお、ボイラ１７に投入される燃焼の投入量を調整する方が、主蒸気弁１０１の開閉動作よりも、蒸気タービン１０の主蒸気流量を長時間にわたって大幅に増量させることが可能である。
【０１０７】
また、蒸気の剥離は、事前の運転状況の影響を受ける。例えば、小流量や低真空の運転条件下で蒸気の剥離が生じた後に、定常運転になった場合には、蒸気は剥離した状態が維持されるが、大流量や高真空の運転条件下で蒸気がベアリングコーン６の内側面６１に付着した後に、定常運転になった場合には、蒸気は剥離しない状態を維持できるという特性がある。該特性を利用して、制御装置９は、蒸気タービン１０の主蒸気弁１０１を閉じたり（開度を小さくする）、ボイラ１７に投入される燃料の投入量を減らしたりできるので、蒸気タービン１０の燃焼効率をさらに向上させることができる。
【０１０８】
幾つかの実施形態では、上述した蒸気タービンシステム１は、排気流路２１を流れる蒸気の剥離を抑制するための剥離抑制装置９２をさらに備える。そして、剥離抑制装置９２は、バイパス流路７を開閉する開閉弁８６の開閉動作を制御する制御装置９を含む。
【０１０９】
図２４に示されるように、制御装置９は、開閉弁８６の開閉動作を制御する開閉弁開閉制御装置９９をさらに含んでいる。また、図２３に示されるように、開閉弁８６は、制御装置９に電気的に接続されている。開閉弁８６は、開閉弁開閉制御装置９９の制御により、バイパス流路７を流れる蒸気の流量を調整可能に構成されている。
【０１１０】
上記の構成によれば、排気流路２１を流れる蒸気の剥離が検出された場合には、制御装置９は、バイパス流路７を開閉する開閉弁８６を開く（開度を大きくする）ことで、ベアリングコーン６の内側面６１に面する蒸気の一部を、バイパス流路７を通じて流すことができ、蒸気のベアリングコーン６の内側面６１からの剥離を抑制できる。また、排気流路２１を流れる蒸気の剥離が検出されない場合には、制御装置９は、開閉弁８６を閉じる（開度を小さくする）ことで、バイパス流路７を蒸気の一部が通ることによる圧力低下や流体損失を抑制することができる。
【０１１１】
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
【符号の説明】
【０１１２】
１        蒸気タービンシステム
１０      蒸気タービン
１１      ロータ
１２      ベアリング
１３      動翼
１３Ａ    最終段動翼
１４      静翼
１５      蒸気入口
１６      復水器
１６１    復水器入口
１６２    胴
１７      ボイラ
１７１    蒸気導入ライン
１７２    燃料貯留装置
１７３    燃料供給ライン
１７４    燃料供給量調整弁
１８      発電機
１９      給水ポンプ
１９１    復水ライン
２        排気室
２Ａ      比較例の排気室
２１      排気流路
２２      排気室入口
２３      排気室出口
２４      ディフューザ流路
３        外部ケーシング
３１      外周壁部
３２      第１壁部
３３      第３壁部
４        内部ケーシング
４１      内周壁部
４２      第２壁部
４３      端部
５        フローガイド
６        ベアリングコーン
６１      内側面
６２      外側面
６３      端部
７        バイパス流路
７１      高圧側開口
７２      低圧側開口
８１      シール部材
８２      軸端シール部
８３      第２内部空間
８４Ａ〜８４Ｆ  配管
８５      第３内部空間
８６      開閉弁
９        制御装置
９０      バス
９１      剥離検出装置
９１Ａ    圧力センサ
９１Ｂ    振動検出装置
９１Ｃ    出力検出装置
９１Ｄ    測定器
９１Ｅ    算出装置
９２      剥離抑制装置
９３      入出力装置
９４      記憶装置
９４１    検出データ
９４２    判定基準データ
９５      表示装置
９６      演算装置
９６１    剥離判定装置
９７      主蒸気弁開閉制御装置
９８      燃料投入量調整装置
９９      開閉弁開閉制御装置
１００    排気室内を流れる蒸気の剥離抑制方法
１０１    主蒸気弁
ＦＤ      順流流れ
ＦＳ      蒸気流れ
ＬＡ      軸心
ＬＣ      中心軸
ＬＨ      水平線
ＲＣ      逆流
【図１】
2019157660.tif 000003
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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