(57)【要約】【課題】蒸気タービン設備における遮断弁付きドレン配管の異常過熱を防止する。【解決手段】一実施形態において、遮断弁が介設されたドレン配管、具体的には、主蒸気加減弁（３０）からドレンを外部に導く弁ドレン配管（３１）、若しくはタービンケーシングからドレンを外部に導くケーシングドレン配管において、遮断弁（６０）よりも上流側の区域に、ドレン配管の熱を吸収するための吸熱体（９０〜９３）を設ける。【選択図】図７
2015052298.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンケーシングを有する蒸気タービンと、
ボイラからの蒸気を前記蒸気タービンに導く主蒸気配管と、
前記主蒸気配管に介在し蒸気タービンに導く蒸気の流量を調整する主蒸気加減弁と、
遮断弁が介設されたドレン配管と、
を備えた蒸気タービン設備において、
前記ドレン配管は、前記主蒸気加減弁からドレンを外部に導く弁ドレン配管であるか、若しくは前記タービンケーシングからドレンを外部に導くケーシングドレン配管であり、
前記ドレン配管の前記遮断弁よりも上流側の区域に、当該ドレン配管の熱を吸収するための吸熱体を設けたことを特徴とする蒸気タービン設備。
【請求項２】
前記吸熱体は、前記ドレン配管の長手方向に間隔を空けて設けられた複数のリング状部材である、請求項１記載の蒸気タービン設備。
【請求項３】
前記複数のリング状部材の周囲を囲む断熱材をさらに備え、隣接する複数のリング状部材間には前記断熱材が存在しないで空洞となっている、請求項２記載の蒸気タービン設備。
【請求項４】
前記吸熱体は、前記ドレン配管の長手方向にわたって設けられた単一の筒状部材である、請求項１記載の蒸気タービン設備。
【請求項５】
前記吸熱体をなす前記リング状部材は、前記ドレン配管と別体に形成された後、前記ドレン配管に結合されたものである、請求項２から４のうちのいずれか一項に記載の蒸気タービン設備。
【請求項６】
前記吸熱体をなす前記リング状部材は、２つの吸熱体半体を有し、これら２つの半体により前記ドレン配管を挟み込んで締結することにより前記ドレン配管に結合されている、請求項２から４のうちのいずれか一項に記載の蒸気タービン設備。
【請求項７】
前記吸熱体は、前記ドレン配管の肉厚部により提供される、請求項２から４のうちのいずれか一項に記載の蒸気タービン設備。
【請求項８】
前記ドレン配管は、第１部分と、前記第１部分に接合された前記肉厚部としての第２部分とから構成されており、前記第２部分の肉厚は第１部分の肉厚より大きい、請求項７記載の蒸気タービン設備。
【請求項９】
前記第１部分と前記第２部分とは、別体に形成された後に結合されている、請求項８記載の蒸気タービン設備。
【請求項１０】
前記吸熱体は、前記ドレン配管及びこれに取り付けられた前記吸熱体の熱容量等価質量が、前記ドレン配管に介設された前記遮断弁を閉じているときに熱音響効果により前記ドレン配管の内部に生じうる異常過熱を吸収するに必要な値である、請求項１から９のうちのいずれか一項に記載の蒸気タービン設備。
【請求項１１】
タービンケーシングを有する蒸気タービンと、
ボイラからの蒸気を前記蒸気タービンに導く主蒸気配管と、
前記主蒸気配管に介在し蒸気タービンに導く蒸気の流量を調整する主蒸気加減弁と、
遮断弁が介設されたドレン配管と、
を備えた蒸気タービン設備において、
前記ドレン配管は、前記主蒸気加減弁からドレンを外部に導く弁ドレン配管であるか、若しくは前記タービンケーシングからドレンを外部に導くケーシングドレン配管であり、
前記ドレン配管の前記遮断弁よりも上流側の区域の周囲には、通気性のカバーが設けられており、かつ、断熱材は設けられておらず、前記カバーは、前記ドレン配管の表面に触れることを防止するように設けられていることを特徴とする、蒸気タービン設備。
【請求項１２】
前記カバーはメッシュ（網目）ジャケットからなる、請求項１２記載の蒸気タービン設備。
【請求項１３】
前記通気性のカバーに向けて冷却用気体を送る送風機をさらに備えた、請求項１１または１２記載の蒸気タービン設備。
【請求項１４】
請求項１３に記載された蒸気タービン設備を運用するための運用方法であって、前記ドレン配管に介設された前記遮断弁を閉じているときに熱音響効果により前記ドレン配管の内部に異常過熱が生じうる状況下において、前記送風機を稼働して、前記通気性のカバーに向けて冷却空気を送り、前記カバーを通過した冷却用気体により前記ドレン配管を冷却することを特徴とする、運用方法。
【請求項１５】
タービンケーシングを有する蒸気タービンと、
ボイラからの蒸気を前記蒸気タービンに導く主蒸気配管と、
前記主蒸気配管に介在し蒸気タービンに導く蒸気の流量を調整する主蒸気加減弁と、
遮断弁が介設されたドレン配管と、
を備えた蒸気タービン設備において、
前記ドレン配管は、前記主蒸気加減弁からドレンを外部に導く弁ドレン配管であるか、若しくは前記タービンケーシングからドレンを外部に導くケーシングドレン配管であり、
前記ドレン配管の前記遮断弁よりも上流側の区域の周囲には、着脱可能な断熱ジャケットが設けられている、蒸気タービン設備。
【請求項１６】
前記断熱ジャケットは、２つの半体と、前記２つの半体を開閉可能に連結するヒンジ継手と、前記２つの半体を閉状態に維持するロック手段とを有している、請求項１５記載の蒸気タービン設備。
【請求項１７】
請求項１５または１６に記載された蒸気タービン設備を運用するための運用方法であって、前記ドレン配管に介設された前記遮断弁を閉じているときに熱音響効果により前記ドレン配管の内部に異常過熱が生じうる状況下においては、前記断熱ジャケットを前記ドレン配管から取り外して前記ドレン配管からの熱放散を促進し、それ以外の場合には、前記断熱ジャケットを前記ドレン配管に装着する、運用方法。
【請求項１８】
タービンケーシングを有する蒸気タービンと、
ボイラからの蒸気を前記蒸気タービンに導く主蒸気配管と、
前記主蒸気配管に介在し蒸気タービンに導く蒸気の流量を調整する主蒸気加減弁と、
遮断弁が介設されたドレン配管と、
を備えた蒸気タービン設備において、
前記ドレン配管は、前記主蒸気加減弁からドレンを外部に導く弁ドレン配管であるか、若しくは前記タービンケーシングからドレンを外部に導くケーシングドレン配管であり、
前記ドレン配管の周囲に前記ドレン配管を冷却するための冷媒通路が設けられ、この冷媒通路に冷媒を流す冷媒通流手段が設けられていることを特徴とする、蒸気タービン設備。
【請求項１９】
前記冷媒通路は、前記ドレン配管と、前記ドレン配管の外側を囲む外套管との間に形成され、前記ドレン配管の外側面に冷媒通路内に突出するフィンが設けられている、請求項１８記載の蒸気タービン設備。
【請求項２０】
前記冷媒通路にタービン抽気からの蒸気が冷媒として供給され、前記ドレン配管の冷却を行った後に前記冷媒通路から排出された排気が高圧タービン排気に戻されるように、前記冷媒通流手段が構成されていることを特徴とする、請求項１８または１９記載の蒸気タービン設備。
【請求項２１】
前記冷媒通路に高圧給水系のドレンが冷媒として供給され、前記ドレン配管の冷却を行った後に前記冷媒通路から排出された排水が低圧給水系に戻されるように、前記冷媒通流手段が構成されていることを特徴とする、請求項１８または１９記載の蒸気タービン設備。
【請求項２２】
請求項１８から２１のいずれか一項に記載された蒸気タービン設備を運用するための運用方法であって、前記ドレン配管に介設された前記遮断弁を閉じているときに熱音響効果により前記ドレン配管の内部に異常過熱が生じうる状況下において、前記冷却通路に冷媒を流して、前記ドレン配管を冷却することを特徴とする、運用方法。
【請求項２３】
蒸気タービン設備において主蒸気加減弁からドレンを外部に導くために設けられるとともに遮断弁が介設された弁ドレン配管、またはタービンケーシングからドレンを外部に導くために設けられるとともに遮断弁が介設されたケーシングドレン配管の熱を吸収するために、前記ドレン配管の前記遮断弁よりも上流側に設けられる吸熱体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、蒸気タービン設備及びその運用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービン設備の配管系には、ボイラで発生した蒸気を蒸気タービンに導く蒸気配管が備えられている。この蒸気配管には、蒸気タービンを稼働させるためのウォーミングを行う際に、冷えた配管、及び機器からから発生するドレンを排出するドレン配管が設けられている。
【０００３】
蒸気配管のなかで、とりわけ最初の高圧力の高圧タービンに接続する配管を主蒸気配管と呼ぶ。この主蒸気配管が繋がる各機器、例えば蒸気流量を調節するための蒸気加減弁下流や、更に下流で蒸気の力で回転する蒸気タービン本体を囲む内部ケーシングには、ウォーミングのためのドレン配管が設けられている。
【０００４】
上記の各ドレン配管の途中には、蒸気量の調整、または遮断を目的とした遮断弁が設けられ、この遮断弁を開くことで、ウォーミングで発生したドレンは、主蒸気配管及び機器内部よりも低圧力の例えば復水器に導かれ排出される。そしてウォーミング完了後に遮断弁は閉じられる。
【０００５】
一般的な蒸気タービン機器では、蒸気タービンの上半側及び下半側からそれぞれに蒸気を導入できるように、上半側主蒸気配管及び下半側主蒸気配管がそれぞれ連結されている。各主蒸気配管には、前述したように、ドレン配管を備える主蒸気加減弁が設けられているのが一般的である。
【０００６】
上記の様な蒸気タービン配管系においては、主蒸気加減弁より下流側の管路、例えば、主蒸気加減弁より下流側の主蒸気配管の部分、あるいは主蒸気加減弁の弁座後ドレン配管で蒸気の圧力変動が生じる。なお、主蒸気配管の設計レイアウトが原因ともされるが、主蒸気加減弁の下流の主蒸気配管における蒸気の圧力変動は、上半側主蒸気配管で大きく、下半側主蒸気配管は小さいという特徴がある。
【０００７】
また、回転する蒸気タービンを囲む内部ケーシング内部においても、流入する蒸気の変流や、タービンの回転等により圧力変動が生じ、この圧力変動は、内部ケーシングに接続するドレン配管内にも圧力変動をもたらす。
【０００８】
上記の主蒸気配管に設けられたドレン配管、またはタービンケーシングに設けられたドレン配管においては、ドレン配管の下流に位置する遮断弁が閉められると、蒸気タービンが起動から定格運転まで負荷上昇していく過程において、遮断弁より上流のドレン配管の温度が異常に上昇する現象が確認されている。このような異常な温度上昇によりドレン配管の材料強度の低下が生じ、配管内圧力により配管に生じる応力が当該温度下における配管材料の許容応力を超えると、バーストなどの破損を引き起こす可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平３−３０４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
発明の実施形態は、蒸気タービン設備における遮断弁付きドレン配管の異常過熱を防止する技術を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
発明の実施形態は、タービンケーシングを有する蒸気タービンと、ボイラからの蒸気を蒸気タービンに導く主蒸気配管と、主蒸気配管に介在し蒸気タービンに導く蒸気の流量を調整する主蒸気加減弁と、遮断弁が介設されたドレン配管と、を備えた蒸気タービン設備に関する。ここで、実施形態が対象とするドレン配管は、主蒸気加減弁からドレンを外部に導く弁ドレン配管であるか、若しくはタービンケーシングからドレンを外部に導くケーシングドレン配管である。
【００１２】
ある一つの実施形態では、ドレン配管の遮断弁よりも上流側の区域に、当該ドレン配管の熱を吸収するための吸熱体が設けられる。
【００１３】
他の実施形態では、ドレン配管の遮断弁よりも上流側の区域の周囲に、通気性のカバーが設けられており、かつ、断熱材は設けられておらず、このカバーは、ドレン配管の表面に触れることを防止するように設けられている。このような通気性のカバーを設けた場合、ドレン配管の異常過熱が生じうる状態となったとき、送風機により、通気性のカバーを介してドレン配管に冷却用気体を送るような運用も考えられる。
【００１４】
さらに他の実施形態では、前記ドレン配管の前記遮断弁よりも上流側の区域の周囲には、着脱可能な断熱ジャケットが設けられる。この場合、ドレン配管の異常過熱が生じうる状態となったときにカバーを外す運用が考えられる。
【００１５】
さらに他の実施形態では、ドレン配管の周囲に当該ドレン配管を冷却するための冷媒通路が設けられ、この冷媒通路に冷媒を流す冷媒通流手段が設けられている。この場合、ドレン配管の異常過熱が生じうる状態となったときに冷却通路に冷媒を流す運用が考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】蒸気タービン設備における高圧タービン周囲の配管の構成を示す斜視図である。
【図２】図１に示す主蒸気止め弁の斜視図である。
【図３】蒸気タービン設備における高圧タービン周囲の配管図である。
【図４】図３における領域１００に含まれる配管の構成を概略的に示す図である。
【図５】図３における領域１０１に含まれる高圧タービン及び配管の構成を概略的に示す図である。
【図６】第１実施形態に係る構成を備えた図３の領域１００に含まれる配管の構成を概略的に示す図である。
【図７】図６の領域１０１Ａに設けられた吸熱体の構成を示す図であって、（ａ）は軸方向断面図、（ｂ）は横断方向断面図である。
【図８】吸熱体の別の態様を示す図であって、（ａ）は軸方向断面図、（ｂ）は横断方向断面図である。
【図９】吸熱体のさらに別の態様を示す図であって、（ａ）は軸方向断面図、（ｂ）は横断方向断面図である。
【図１０】吸熱体のまたさらに別の態様を示す図であって、（ａ）は軸方向断面図、（ｂ）は横断方向断面図である。
【図１１】第２実施形態に係る構成を備えた図３の領域１００に含まれる配管の構成を概略的に示す図である。
【図１２】図１１に示すドレン配管に着脱自在に設けられる断熱ジャケットの構造を示す斜視図であり、（ａ）は開状態を示し、（ｂ）は閉状態（装着状態）を示している。
【図１３】第３実施形態に係る構成を備えた図３の領域１００に含まれる配管の構成を概略的に示す図である。
【図１４】図１３に示すドレン配管に着脱自在に設けられるメッシュジャケットの構造を示す斜視図であり、（ａ）は開状態を示し、（ｂ）は閉状態（装着状態）を示している。
【図１５】第４実施形態に係る構成を備えたドレン配管の構成を概略的に示す図である。
【図１６】第４実施形態においてドレン配管の外面に設けることができるフィンのバリエーションを示す斜視図である。
【図１７】第４実施形態に係る冷却構造を主蒸気加減弁下流のドレン配管に設けた場合における冷媒供給について説明する配管図である。
【図１８】第４実施形態に係る冷却構造を高圧タービンの内部ケーシングドレン配管に設けた場合における冷媒供給について説明する配管図である。
【図１９】配管端が閉端であると管壁温度が上昇することを説明するための、配管の断面及び噴流を発生するノズルを模式的に示した図である。
【図２０】配管端が開端であると管壁温度が上昇しないことを説明するための、配管の断面及び噴流を発生するノズルを模式的に示した図である。
【図２１】試験装置を模式的に示した図である。
【図２２】配管端が閉端または開端であるときの管壁温度を測定した結果を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１８】
各実施形態は、後に詳述する熱音響効果によりドレン配管に生じる異常過熱を防止するための構成に関するものである。各実施形態の説明に先立ち、異常過熱防止対策がとられるドレン配管と当該ドレン配管の周囲の蒸気タービン設備の部分の一例について、図１〜図５を参照して説明する。
【００１９】
図１に示すように、高圧タービン２００の上半側及び下半側のそれぞれに、図示しないボイラからの蒸気を導入できるように、上半側主蒸気配管１１及び下半側主蒸気配管１２が設けられている。図１には、上半側主蒸気配管１１及び下半側主蒸気配管１２をそれぞれ２つずつ備えた例を示している。
【００２０】
上半側主蒸気配管１１には、図示しないボイラから高圧タービン２００に導く蒸気を遮断する上半側主蒸気止め弁２０が介在している。また、この上半側主蒸気止め弁２０の下流側には、高圧タービン２００に導く蒸気の流量を調整する上半側主蒸気加減弁３０が介在している。
【００２１】
上半側主蒸気配管１１と同様に、下半側主蒸気配管１２には、図示しないボイラから高圧タービン２００に導く蒸気を遮断する下半側主蒸気止め弁４０が介在している。また、この下半側主蒸気止め弁４０の下流側に、高圧タービン２００に導く蒸気の流量を調整する下半側主蒸気加減弁５０が介在している。
【００２２】
図１では、オペレーティングフロア（略してオペフロ）など呼ばれる床部２１０の上方に高圧タービン２００の上半部側及び上半側主蒸気配管１１（上半側主蒸気止め弁２０及び上半側主蒸気加減弁３０を含む）が配置され、また、床部２１０の下方に高圧タービン２００の下半部側及び下半側主蒸気配管１２（下半側主蒸気止め弁４０及び下半側主蒸気加減弁５０を含む）が配置された一例を示している。
【００２３】
図１に示すように、上半側主蒸気配管１１や蒸気タービン建屋のコンパクト化などを図るため、上半側主蒸気加減弁３０の下流側（通称主蒸気リード管とも呼ばれる）の上半側主蒸気配管１１は、例えば、エルボ管１１ａとエルボ管１１ａの間に直管１１ｂを有する複雑な配管構成となっている。
【００２４】
一方、下半側主蒸気加減弁５０の下流側の下半側主蒸気配管１２の配管構成は、例えば水平管による構成が主となっており、上半側主蒸気配管１１よりも比較的単純な配管構成をとることが多い。
【００２５】
上半側主蒸気止め弁２０と下半側主蒸気止め弁４０の構成は同じであり、上半側主蒸気加減弁３０と下半側主蒸気加減弁５０の構成も同じである。よってここでは、これらを代表して、図２に示された上半側主蒸気止め弁２０及び上半側主蒸気加減弁３０について、それらに設けられたドレン配管について説明することとする。
【００２６】
図２に示すように、上半側主蒸気止め弁２０には、弁座の上流側のドレンを排出するための弁座前ドレン配管２１と、弁座の下流側のドレンを排出するための弁座後ドレン配管２２が設けられている。
【００２７】
また、上半側主蒸気加減弁３０には、弁座の下流側のドレンを排出するための弁座後ドレン配管３１が備えられている。
【００２８】
なお、図１において、下半側主蒸気止め弁４０の弁座前ドレン配管を符号４１で、弁座後ドレン配管を符号４２で示している。また、下半側主蒸気加減弁５０の弁座後ドレン配管を符号５１で示している。
【００２９】
各ドレン配管（２１，２２，３１，４１，４２，５１）の終端は、例えば、ドレン配管よりも管内圧力が低い復水器（図示せず）に連通している。よって、各ドレン配管に介設された遮断弁を開くことで、ドレンは、圧力差で復水器に導かれる。
【００３０】
各ドレン配管（２１，２２，３１，４１，４２，５１）には遮断弁（例えば図３に示す遮断弁６０、６０’を参照）が設けられている。各ドレン配管の遮断弁は、高圧タービン２００のウォーミングの際には開かれ、例えば、上半側主蒸気配管１１や下半側主蒸気配管１２で発生するドレンを復水器に導く。各ドレン配管の遮断弁は、高圧タービン２００を回す蒸気エネルギーの損失を少しでも防ぐため、ウォーミング完了後に閉じられるのが一般的である。
【００３１】
次に、上記各ドレン配管（２１，２２，３１，４１，４２，５１）を代表して、上半側主蒸気加減弁３０の弁座後ドレン配管３１及び高圧タービン２００の内部ケーシングドレン配管３３につき周囲の配管構成とともに図３を参照して説明する。
【００３２】
図３表示範囲よりも左側にある図示しないボイラから出てきた蒸気は、上半側主蒸気配管１１で導かれ、上半側主蒸気止め弁２０を経て、上半側蒸気加減弁３０で蒸気流量が調節され、高圧タービン２００に導かれる。
【００３３】
上半側蒸気加減弁３０には、弁座後ドレン配管３１が上半側主蒸気配管１１から分岐するように接続され、弁座後ドレン配管３１の下流側には遮断弁６０が設けられている。遮断弁６０の下流側において、弁座後ドレン配管３１は図３表示範囲よりも右側にある図示しない復水器に至る。すなわち、ウォーミングで発生したドレンは復水器に排出される。
【００３４】
図４は、図３中の一点鎖線で囲まれた領域１００を抜き出して示す模式図であり、ここには、上半側主蒸気配管１１内部を流れる蒸気の流れが矢印１０００で示されている。
【００３５】
再度図３を参照すると、上半側主蒸気加減弁３０の下流側の上半側主蒸気配管１１が、高圧タービン２００の入口まで導かれている。高圧タービン２００の内部ケーシング入口には、高圧タービン２００自体をウォーミングする際に発生するドレンを排出するための内部ケーシングドレン配管３３が接続され、その下流には遮断弁６０が配置されている。
【００３６】
図５は、図３中の二点鎖線で囲まれた領域１０１を抜き出して示す模式図であり、ここには高圧タービン２００の内部の構成も含まれている。この図５でも、蒸気の流れが矢印１０００で示されている。
【００３７】
図５表示範囲よりも左側からは、主蒸気が、上半側主蒸気加減弁３０よりも下流の上半側主蒸気配管１１内を流れてきて、高圧タービン２００に到達する。
【００３８】
高圧タービン２００は、内部ケーシング２０４及び外部ケーシング２０５からなる二重ケーシング構造を有しており、内部ケーシング２０４の内部には、蒸気のエネルギーで回転するタービン動翼２０２が設けられている。
【００３９】
内部ケーシング２０４の蒸気入口部には、ノズルボックス２０１と呼ばれる小部屋があり、高圧タービン２００に到達した蒸気はこのノズルボックス２０１に導かれる。
【００４０】
ノズルボックス２０１に達した蒸気は、タービン動翼２０２を回転させながら図５の左から右方向に進行し、主蒸気排気管２０３に至り、再び図示しないボイラに戻る。ボイラに戻った蒸気は、ボイラで再過熱されて、図示しない中圧タービンに供給される。
【００４１】
ノズルボックス２０１には、タービン２００を含む機器および蒸気配管をウォーミングする際に発生するドレンを回収する為の内部ケーシングドレン配管３３が接続されている。内部ケーシングドレン配管３３には遮断弁６０’が設けられている。
【００４２】
上半側主蒸気配管１１や各機器で発生したドレンは、内部ケーシングドレン配管３３を通って、遮断弁６０’よりも下流側において内部ケーシングドレン配管３３に接続された図示しない復水器に排出され、回収される。
【００４３】
なお、上述した蒸気タービン設備はあくまで一例であり、様々なバリエーションが考えられる。例えば原子力発電プラントの場合は、高圧タービン２００から仕事を経た排蒸気は、ボイラで再加熱されずに、クロスアラウンド管と呼ばれる蒸気配管に導かれ、そのまま次の低圧タービン至り、低圧タービンを回す構成が採用される。
【００４４】
図１〜図５を参照して説明した蒸気タービン設備において、上半側主蒸気加減弁３０の下流側に接続された弁座後ドレン配管３１、並びに、高圧タービンの内部ケーシングのノズルボックス２０１に接続された内部ケーシングドレン配管３３において、それぞれの遮断弁６０，６０’が閉の時に、その上流のドレン配管が異常過熱する現象が認められた。この異常過熱は、蒸気タービン運転時の常時に起こるのではなく、蒸気タービンの起動後にウォーミングが完了して遮断弁６０，６０’が閉となった時点から、定常負荷状態（例えば定格負荷運転）に移行し安定する時点までの間の非常に短い時間に起こることが報告されている。発明者の解析により、この異常過熱は後に詳述する熱音響効果によるものであることが判明した。この異常過熱を防止するための方策としての各実施形態について以下に説明する。
【００４５】
異常過熱を防止するための方策は、弁座後ドレン配管３１及び内部ケーシングドレン配管３３において同じものを採用することができる。以下の説明においては、これらを代表して、弁座後ドレン配管３１に異常過熱を防止するための方策を適用した場合について説明する。
【００４６】
なお、以下において、記載の簡潔化のため、「弁座後ドレン配管３１」を「ドレン配管３１」と、「上半側主蒸気配管１１」を「蒸気配管１１」と、そして「上半側主蒸気加減弁３０」を「蒸気加減弁３０」とも記載することとする。
【００４７】
［第１の実施の形態］
図６〜図１０を参照して、第１の実施の形態について説明する。図６は第１の実施の形態に係る配管構成を示しており、図４に示した配管構成に対して、蒸気配管１１、蒸気加減弁３０、ドレン配管３１及び遮断弁６０には当業者において「保温」などと呼ばれる断熱材１３の覆いが施されている。当該部位に断熱材１３を設置することは蒸気タービン設備において一般的なことである。
【００４８】
蒸気配管１１及び蒸気加減弁３０の断熱材１３は、主として、主蒸気温度の低下でプラント効率が低下することを防止するために蒸気配管１１及び蒸気加減弁３０の表面から大気への熱放出を防ぐために設けられている。一方、ドレン配管３１上の断熱材１３は、プラント効率の低下防止の意味合いもあるが、主に運転員ないし作業員の火傷防止を主目的として設置されている。
【００４９】
先の説明で取り上げているドレン配管３１の異常過熱が確認される範囲は、ドレン配管３１のうちの蒸気配管１１からの分岐点から遮断弁６０に至るまでの範囲全域または一部であり、図６では破線で囲んだ領域１００Ａとして示されている。
【００５０】
異常過熱の発生を防止するため、図６に示す領域１００Ａの全域または一部において、図７に示すように、断熱材１３の下のドレン配管３１の周囲に、金属製の吸熱体９０が取り付けられている。
【００５１】
図７に示すように、吸熱体９０は、中央部にドレン配管３１の外径に対応する内径の穴を有する全体として四角形のリング状板である。吸熱体９０は、２つの吸熱体半体９０ａ，９０ｂを有している。半体９０ａ，９０ｂは、これらをドレン配管３１を挟むようにドレン配管３１上に配置した後に、２本のボルト７３により締結することにより、ドレン配管３１に固定される。
【００５２】
吸熱体９０を設けることにより、たとえドレン配管３１で異常過熱が発生しても、設置された吸熱体９０に、ドレン配管３１の熱が熱伝導で伝わり、ドレン配管３１の温度上昇は抑制され、ドレン配管３１の破損等を防止することができる。
【００５３】
なお、先に段落［００４９］で温度上昇はドレン配管３１のうちの蒸気配管１１からの分岐点から遮断弁６０に至るまでの範囲全域または一部と記したが、どの一部であるかは現段階の技術で特定は難しいため、初回運転の際は熱電対をドレン管３１の表面に貼るか、非接触温度検知器等でドレン管３１の温度上昇を計測するのが望ましい。これにより吸熱体の設置位置を限定することが可能である。尚、これまでの観察により異常過熱場所は再現性があることが確認されている。
【００５４】
吸熱体９０の材質としては、ドレン配管３１と同じ素材の金属例えば鉄、または熱伝導率の高い金属材料、例えば銅、アルミなどが考えられる。
【００５５】
ドレン配管３１の外周面と吸熱体９０の穴の内周面とは、可能な限り隙間無く接触させることが望ましく、それによってドレン配管３１から吸熱体９０への伝達熱量は高まる。この目的のため、ドレン配管３１及び吸熱体９０の少なくとも一方に、両者間の隙間を埋めるような薄い金属プレート、金属テープ、金属メッキ等を施すことが考えられる。
【００５６】
吸熱体９０にはドレン配管３１内の圧力が直接的に負荷されるわけではないので、その仕様を決定するにあたって、ドレン配管３１設計を設計する場合のように、蒸気内圧を考慮した強度計算は不要である。
【００５７】
ここで、ドレン配管３１の温度を本発明の吸熱体９０だけで熱を吸収させるための質量を試算した。
【００５８】
ドレン配管３１と同じ金属を用いたとする仮定で試算すると、複数の吸熱体９０の全体の質量は、熱容量等価質量と考えられる。
【００５９】
実機のドレン配管３１の管外径を４８．３ｍｍ、厚さを１０ｍｍとすると１メートルで約９．６ｋｇになる。よって吸熱体９０の質量も１メートル辺り約９．６kg以上必要となる。
【００６０】
吸熱体９０の中央の穴の直径を４８．３ｍｍとし、吸熱体９０を一辺が１２０ｍｍの正方形の形に作るとすると、吸熱体９０の全体積は、「９６００ｇ÷７．８５ｇ／ｃｍ３＝１２２２．９  ｃｍ３＝１２２２９００  ｍｍ３」となり、従って、吸熱体９０の全厚さは「１２２２９００÷（（１２０２−４８．３２）×π／４））＝９７．３（ｍｍ）」となる。すなわちドレン配管３１の１ｍあたり、トータル厚さ９７．３（ｍｍ）の吸熱体９０を設ければよいこととなるので、仮に吸熱体９０の一つあたりの厚さが１０ｍｍであるならば、概ね、ドレン配管１ｍに対し１０枚の吸熱体９０を等間隔で設置すればよいということとなる。
【００６１】
図７（ａ）に示すように、隣接する吸熱体９０間の隙間には断熱材１３を配置しないで、空間（空洞）１４を残すことが望ましい。すなわち、断熱材１３の内側面、吸熱体９０の側面及びドレン配管３１の外周面により囲まれた空間１４が存在することが望ましい。
【００６２】
仮に、空間１４に断熱材１３を隙間無く埋めれば、そこがドレン配管３１の熱が溜め込まれ異常上昇の原因となり、吸熱体９０を設けたことによる異常過熱防止効果が半減してしまう。
【００６３】
図８に、吸熱体の別の態様を示す。図８に示す吸熱体９１は、中央部にドレン配管３１の外径に対応する内径の穴を有する全体として円形のリング状板である。吸熱体９１は、２つの吸熱体半体９１ａ，９１ｂを有している。これら半体９１ａ，９１ｂは、ドレン配管３１を挟むようにドレン配管３１上に配置した後に、溶接用駒７１を介した隅肉溶接７２によって相互に一体化することにより、ドレン配管３１上に固定される。
【００６４】
図８には断熱材の記載は省略されている。断熱材を設ける場合は、図７に示したのと同様に、隣接する吸熱体９１間の隙間には断熱材を配置しないで、空間（空洞）を残すことが望ましい。
【００６５】
図８の場合も、ドレン配管３１と吸熱体９１との間には隙間を設けないことが望ましく、それによりドレン配管３１からの熱吸収力は高まる。
【００６６】
図９に吸熱体のさらに別の態様を示す。図９に示す吸熱体９２は、ドレン配管３１の比較的長い範囲、またはドレン配管３１の領域１００Ａの全域またはほぼ全域を１つの吸熱体９２により覆うことができるような長さを有している。
【００６７】
図９に示す吸熱体９２は、図７に示す吸熱体９０と同様に２つの半体９２ａ，９２ｂを有しており、ボルト７３により相互に締結されることにより、ドレン配管３１に固定される。図８に示す吸熱体９１と同様の溶接を用いて、図９に示す吸熱体９２をドレン配管３１に固定してもよい。
【００６８】
ここでもドレン配管３１と吸熱体９２との間に隙間が無いことが望ましく、これによりドレン配管３１からの熱吸収力は高まる。
【００６９】
図９の吸熱体９２の外径が図８の吸熱体９１と同じであると仮定したならば、図９の吸熱体９２においては、隣接する吸熱体間の隙間が無い分だけ吸熱体のトータル質量は大きくなるので、ドレン配管３１から吸収する熱容量を増やすことができる。その一方で、１つあたりの吸熱体重量が重くなるので、設置簡便性においては劣ることになる。
【００７０】
図１０に吸熱体のさらに別の態様を示す。図１０には、通常肉厚のドレン配管３１の一部を厚肉管９３に置換した構成が示されている。具体的には、ドレン配管３１は、通常肉厚のドレン配管部分である第１部分３１ａと、第１部分３１ａに溶接等の接合手段により接合された厚肉の第２部分３１ｂとから構成されている。この場合、厚肉管９３すなわち第２部分３１ｂのうちの第１部分３１ａの外周面よりも半径方向外側にある部分によって吸熱体が提供されていると言える。
【００７１】
図１０に示す構成は、既存のドレン配管３１の一部を切除して、その切除部に厚肉管９３を接合することにより実現してもよいし、プラントの初期設置時から、部位により肉厚が異なるドレン配管３１を設置することにより実現してもよい。
【００７２】
以上説明した第１の実施の形態（図６〜図１０に示す各態様）によれば、ドレン配管３１の遮断弁６０より上流の範囲で、ドレン配管３１内の流体の圧力変動により生じる熱音響効果（後に詳述）に起因する過熱が生じたとしても、吸熱体９０〜９３が熱量を吸収するため、ドレン配管３１の異常過熱を防ぐことができ、ドレン配管３１の噴破を防止することができる。
【００７３】
なお、第１の実施の形態において、なお、プラント作業員がドレン配管３１にアクセスする（触れる）ことを防止する他の手段が講じられている等の場合には、ドレン配管３１周囲の断熱材１３を廃止することも可能である。この場合、既設のドレン配管３１に対して、断熱材１３を剥いで追加で吸熱体９０〜９３を設けるという比較的簡単な作業により、ドレン配管３１の過熱を防止することができる。もっとも、最終的に断熱材１３を設ける場合でも、上記作業の後に、断熱材１３を再度設置する作業が追加されるだけである。
【００７４】
すなわち第１の実施の形態によれば、比較的簡単な作業により、既設プラントにおける熱音響効果による配管過熱の対策を行うことができる。
【００７５】
［第２の実施の形態］
次に、図１１〜図１４を参照して、第２の実施の形態について説明する。第２の実施の形態は、ドレン配管３１の過熱を防止するためにドレン配管３１からの放熱性を向上させるべく、断熱材１３を設けないかあるいは必要に応じて取り外せるようにしたものである。第２の実施の形態において、第１の実施の形態と同一部分には、同一符号を付して重複する説明を省略または簡略する。
【００７６】
第２実施形態では、図１１に示すように、蒸気配管１１、蒸気加減弁３０、遮断弁６０より下流側のドレン配管３１には、従来通り断熱材１３を設ける。但し、ドレン配管３１のうち蒸気配管１１からの分岐点から遮断弁６０に至るまでの範囲（図６の領域１００Ａ）の少なくとも一部、好ましくは全部若しくはほぼ全部の領域においては、断熱材１３を設けない。
【００７７】
先にも説明したが、蒸気タービン設備において配管に断熱材を設ける理由は、蒸気タービンの効率に起因する熱ロスの防止と、人の火傷防止である。そして、ドレン配管３１においては、蒸気タービンの稼働時間の殆どの時間において遮断弁６０が閉じられ、ドレン配管３１内には蒸気の流れが無いことを考えれば、タービン回転の効率を下げるような熱ロスの問題は無い。
【００７８】
よって、図１１に示すようにドレン配管３１の断熱材１３を取り外しての運用をした場合に懸念されることは、ドレン配管３１にプラント作業等が誤って接触することにより火傷することだけである。
【００７９】
従って、プラント作業員等に十分な注意を喚起することと、作業員等の接触を防止しうる断熱材１３に代わる別の手段を設ける等の対策をとることにより、ドレン配管３１から断熱材１３を除去することは可能である。
【００８０】
なお、前述したように、ドレン配管３１の異常過熱はごく限られた短時間に生じる。従って、異常過熱が生じうる時間帯のみ断熱材１３を取り外し、その他の時間帯では断熱材１３をドレン配管３１に装着する運用が考えられる。
【００８１】
図１２には、そのような用途に適した断熱ジャケット１９が示されている。断熱ジャケット１９は、断熱材、または断熱材と当該断熱材を覆う被覆等との組合せにより形成され、全体として円筒形状を有している。断熱ジャケット１９の内部には、ドレン配管３１の外径に相当する内径を有する穴が設けられている。
【００８２】
断熱ジャケット１９は、蝶番（ヒンジ継手）１７により連結された２つの半体１９ａ，１９ｂを有しており、各半体には前記の穴に対応する半円断面の溝１９ｃが設けられている。また、断熱ジャケット１９は、２つの半体を閉状態（図１２（ｂ））に維持するためのバネ留め具（ロック手段）７０を有している。
【００８３】
断熱ジャケット１９のドレン配管３１への着脱は、人の手により容易に行うことができる。装着時には、一方の半体１９ａの溝１９ｃにドレン配管３１を嵌め込み、これに他方の半体１９ｂを合わせて、バネ留め具７０でロックすればよい。なお、断熱ジャケット１９のドレン配管３１への着脱を、適当な作業ロボットにより行ってもよい。
【００８４】
保温ジャケット１９のドレン配管３１への固定方法は図１２に示したものに限定されるものではない。例えば、ボルトを用いて、断熱ジャケット１９の２つの半体１９ａ，１９ｂを閉状態に維持するようにしてもよい。
【００８５】
図１３及び図１４には、従来の断熱材を設けることに代えてメッシュ（網目）ジャケット１５をドレン配管３１の周囲に設置することにより、ドレン配管３１からの放熱を確保するとともに火傷防止をも図る構成が示されている。
【００８６】
図１３に示すように、ドレン配管３１の主蒸気配管１１の分岐点から遮断弁６０までの範囲、つまり異常過熱が生じうる範囲において、断熱材１３を取り除き、その代わりにメッシュジャケット１５が設置されている。
【００８７】
メッシュジャケット１５は通気性に優れているため、図１３に示すような送風機８０を設ければ、メッシュジャケット１５を介してドレン配管３１を強制空冷することもできる。送風機８０は省略することもできる。
【００８８】
送風機８０を設けた場合には、前述した熱音響効果による異常過熱が生じうる状況下においてのみ送風機８０を作動させ、それ以外の状況下においては送風機８０を停止させる運用が好ましい。
【００８９】
メッシュジャケット１５の材料は、強度的な観点からは金属とすることが無難ではあるが、熱伝導率が高い材料を用いた場合には、ドレン配管３１からの熱伝達及び放射熱より、メッシュジャケット１５の表面温度が火傷を及ぼすような温度になることも懸念される。よって、より安全に火傷防止を求めるならば、極力熱伝導率の低い材料、例えば無機質の硬質耐熱材で製作することが妥当である。
【００９０】
図１４（ａ）に示すように、メッシュジャケット１５は、蝶番（ヒンジ継手）１７により連結された２つの半体１５ａ，１５ｂを有しており、各半体１５ａ，１５ｂには複数ここでは３つの穴１６ａがあけられた留め板１６が設けられている。メッシュジャケット１５の各半体１５ａ，１５ｂの両側にはドレン配管３１を通すための半円の切欠き１５ｃがある。この切欠きの内径は、ドレン配管３１の外径以上である。
【００９１】
図１４（ｂ）に示すように、ドレン配管３１を挟み込むように２つの半体１５ａ，１５ｂを合わせて閉状態にして、留め板１６の穴１６ａを用いて両半体１５ａ，１５ｂをボルト／ナット７４により締結することにより、メッシュジャケット１５をドレン配管３１の周囲に設置することができる。
【００９２】
図１４ではメッシュジャケット１５は直方体であったが、これに限定されるものではなく、例えば円筒形等の他の形状であってもよい。
【００９３】
上記の第２の実施の形態によれば、ドレン配管３１からの放熱を促進することにより、熱音響効果によるドレン配管の３１の内面温度の異常過熱を防ぐことが出来る。
【００９４】
［第３の実施の形態］
次に、図１５〜図１８を参照して第３の実施の形態について説明する。第３の実施の形態では、ドレン配管３１の周囲に設けた冷媒通路を流れる冷媒により、ドレン配管３１を冷却するものである。ドレン配管３１の冷却対象部位は、第１及び第２の実施の形態と同じである。
【００９５】
図１５に示すように、ドレン配管３１の外側にドレン配管３１の外径よりも大きな内径を有する外套管４６を設けて二重管構造を形成し、ドレン配管３１と外套管４６の間の空間を冷媒通路４６ａとして用いる。図１５には、ドレン配管３１を流れる蒸気と凝縮水からなるドレン等を含む流体の流れを矢印３００で、冷媒通路４６ａを流れる冷媒の流れを矢印３０１で示した。なお、ドレン配管３１内の流体の流れと冷媒通路４６ａ内の冷媒の流れは、図示のように逆向きに限らず、同じ方向であってもよい。
【００９６】
なお、図１５には図示していないが、図１５表示範囲より右側においてドレン配管３１の下流側には遮断弁６０があり、遮断弁６０が閉まっている時は、作動流体３００に流れは生じず停滞したままである。
【００９７】
図１５のドレン配管３１の外表面は通常の円筒であったが、これに限定されず、図１６（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すようにドレン配管３１の外表面にフィン４６，４７，４８を設けてもよい。そうすれば、ドレン配管３１と冷媒との接触面積が大きくなり、ドレン配管３１内の流体と冷媒通路４６ａ内の冷媒との熱交換が促進され、冷却効率を向上させることができる。図１６（ａ），（ｂ），（ｃ）には採用しうるフィンの形態を例示したが、これらに限定されるものではない。
【００９８】
次に、冷媒通路４６ａへの冷媒供給手段について図１７及び図１８を参照して説明する。図１７及び図１８において、図３に示した部材については重複説明を省略する。
【００９９】
まず、図１７の例について説明する。図１５に記載した外套管４６が、ドレン配管３１の蒸気配管１１からの分岐点近傍の位置から遮断弁６０の近傍の位置までの区間を覆い、二重管構造が形成されている。この二重管構造によりもたらされる冷媒通路４６ａには、冷媒の供給配管６１と、冷媒の排出管路６２が接続されている。供給配管６１及び排出配管６２には、それぞれバルブ６３，６４が介設されている。バルブ６３，６４のいずれか一方を省略することも可能である。
【０１００】
この第３の実施の形態においても、第２の実施の形態と同様に、熱音響効果によりドレン配管３１に異常過熱が生じうる状況となったときに、バルブ６３，６４を開いて冷媒通路４６ａに冷媒を流してドレン配管３１を冷却することにより、ドレン配管３１の異常過熱を防止することができる。このときの冷媒の流れ方向が、図１７において矢印で示されている。
【０１０１】
また前述したように、異常過熱は蒸気タービンが定常負荷になると止まると場合が多いことが報告されており、異常過熱が生じ得ない状況となったときは、冷媒の通流を停止する運用が考えられる。
【０１０２】
使用する冷媒は、ドレン配管の従来の設計温度より低い温度であればよく、液体でも気体でも構わない。
【０１０３】
図１８を参照して、冷媒として、高圧タービン２００の抽気配管６５より供給される抽気蒸気を用いた例を示す。抽気蒸気は、供給配管６１を介して冷媒通路４６ａに供給され、排出配管６２を介して高圧タービン２００の主蒸気排気管２０３に戻される。
【０１０４】
外套管４６内部には高圧タービン２００の中段から抽出した蒸気が流れる。この蒸気は一部高圧タービン２００で回転の仕事をしているので、この蒸気の温度は主蒸気温度より低い。すなわち、この蒸気は、ドレン配管３１より温度が充分に低い為、ドレン配管３１の異常過熱防止用の冷媒として働くことが可能であるといえる。
【０１０５】
上記の図１８の例に代えて、例えばボイラ給水系統を利用し、高圧給水配管から冷媒となる給水を取り込み供給配管６１を介して冷媒通路４６ａに供給し、排出配管６２から低圧給水配管へ逃がすという構成も考えられる。この場合の冷媒は水である。
【０１０６】
上記の第３の実施の形態によれば、ドレン配管３１を冷却することにより、熱音響効果によるドレン配管の３１の内面温度の異常過熱を防ぐことが出来る。
【０１０７】
なお、冷媒通路４６ａは二重管構造によりもたらされるものに限らず、ドレン配管３１自体に冷媒通路を組み込む等、他の構造により冷媒通路を設けてもよい。
【０１０８】
［ドレン配管３１の異常過熱の説明］
以下にドレン配管３１に異常過熱が生じるメカニズムについて説明する。
【０１０９】
（１）管内圧力変動による発熱（熱音響効果）の説明
ここで、内径がＲの円筒の管内圧力変動の周波数をｆ（Ｈｚ）とする。文献（荒川、川橋、機械学会論文集、６２巻５９８号、Ｂ（１９９６）、ｐ.２２３８−２２４５）によれば、管内圧力変動振幅Ｐを管内平均圧力Ｐ０で割って無次元化した式（１）の関係を用いて、管壁近傍の境界層内で圧力変動による熱音響効果で発生する熱流束ｑ（Ｗ／ｍ２）は、式（２）で求められる。
【０１１０】
【数１】
2015052298.tif 000003
【０１１１】
【数２】
2015052298.tif 000004
【０１１２】
ここで、Ｐ１は無次元圧力振幅、Ｋは定数、γは比熱比、μは粘性係数、ａは音速、δは境界層の厚さ、Ｒは円筒の内径である。
【０１１３】
円筒の内周長は、πＲであるので、円筒の単位長さあたりの発熱量Ｑ（Ｗ／ｍ）は、式（３）によって求められる。
【０１１４】
【数３】
2015052298.tif 000005
【０１１５】
ここで、角振動数ωを２πｆとすると、境界層の厚さδは、式（４）で求められる。
【０１１６】
【数４】
2015052298.tif 000006
【０１１７】
ここで、νは動粘性係数である。
【０１１８】
（２）配管端が閉端であると管壁温度が上昇し、開端であると管壁温度が上昇しないことの説明
図２５は、配管端が閉端２２２であると管壁温度が上昇することを説明するための、配管２２０の断面および噴流を発生するノズル２３０を模式的に示した図である。図２６は、配管端が開端２２３であると管壁温度が上昇しないことを説明するための、配管２２０の断面および噴流を発生するノズル２３０を模式的に示した図である。
【０１１９】
配管２２０の一端の開口部２２１にノズル２３０から噴流が衝突した場合、配管２２０内に大きな圧力変動が発生し、上記（１）で説明したように、熱音響効果によって配管２２０が加熱される。
【０１２０】
配管２２０の管壁温度をＴとすると、熱音響効果による配管２２０の単位長さ当たりの発熱量Ｑ（Ｗ／ｍ）は、式（５）で求められる。
【０１２１】
【数５】
2015052298.tif 000007
【０１２２】
ここで、ｃは配管２２０の材料の比熱、ρは配管２２０の材料の密度、λは配管２２０の材料の熱伝導率である。また、Ａは配管２２０の断面積、ｈは配管２２０の周囲への自然対流熱伝達率、Ｄは配管２２０の周囲長、Ｔ∞は周囲温度である。また、ｖは配管２２０内の流れの平均流速、θは配管２２０内の流体の温度、ｃｆは配管２２０内の流体の比熱、ρｆは配管２２０内の流体の密度、Ａｆは配管２２０内の流路断面積、ｘは配管２２０の軸方向の座標である。
【０１２３】
他端が閉端２２２の場合には、配管２２０内に流れが生じないため、式（５）のｖは「０」となり、式（５）は式（６）となる。
【０１２４】
【数６】
2015052298.tif 000008
【０１２５】
ここで、配管２２０が保温材で保温され、熱伝達率が小さい鋼管の場合には、式（６）において、右辺の第２項および第３項を省略し、式（７）に示す近似ができる。
【０１２６】
【数７】
2015052298.tif 000009
【０１２７】
一方、他端が開端２２３の場合には、配管２２０内に流れが生じる。ここで、配管２２０が保温材で保温され、熱伝達率が小さい鋼管の場合には、式（５）において、右辺の第２項および第３項を省略し、式（８）に示す近似ができる。
【０１２８】
【数８】
2015052298.tif 000010
【０１２９】
配管２２０内の流体の温度と、配管２２０の管壁温度Ｔはほぼ等しいと近似できる。また、式（８）において式（９）の関係を満たすときには、配管２２０内の流れによる冷却効果が、熱音響効果による加熱効果を上回り、管壁温度Ｔは低下する。
【０１３０】
【数９】
2015052298.tif 000011
【０１３１】
ここで、配管端が閉端または開端であるときの管壁温度を測定した。図２７は、試験装置を模式的に示した図である。なお、図２７には、配管２２０の配管端が開端であるときの状態を示している。
【０１３２】
測定では、長さが３６０ｍｍ、内径が１０ｍｍ、外径が１２０ｍｍのステンレス製の配管２２０を使用した。配管２２０の開口部２２１において、配管２２０の中心軸Ｏｔに垂直な直線Ｌとノズル２３０の中心軸Ｏｎとがなす角αを８０度とした。大気雰囲気２０℃で、ノズル２３０から温度が２０℃の空気を噴出した。ノズル２３０の噴出孔の直上流の圧力Ｐｎと大気圧Ｐａとの比（Ｐａ／Ｐｎ）を０．４４とした。
【０１３３】
配管２２０の軸方向の中心位置の配管２２０の外壁温度を熱電対で測定した。そして、この測定した温度を管壁温度とした。配管２２０の他端を閉端とするときには、蓋で他端を閉鎖した。
【０１３４】
図２８は、配管端が閉端または開端であるときの管壁温度を測定した結果を示す図である。本測定は、ノズル２３０からの噴出が管の一端に衝突する状態で、配管端を開端とした状態から、閉端とし、その後再び開端としたときの測定結果を示している。
【０１３５】
図２８に示すように、配管端が閉端の場合にのみ、管壁温度が上昇していることがわかる。また、配管端が閉端の状態から開端とすると、管壁が急速に冷却されることがわかる。これらの現象は、前述した各式で評価したものと一致している。すなわち、配管端が開端の場合には、管壁温度が上昇しないことがわかる。
【０１３６】
この結果から、これまで本明細書において説明してきたドレン配管３１が開放端を備えること、つまり下流の遮断弁６０が開いている時は、ドレン配管３１の異常な温度上昇を抑制できることが解り、逆に遮断弁６０が閉じている時は温度が上昇することが解る。
【０１３７】
上記の検討結果から、ドレン配管３１に開放端を設けるということが、熱音響効果によるドレン配管３１の過熱を抑制するための一つのアプローチであることがわかる。しかしながら、本出願では、開放端を設けることに伴う流体管路の変更を避ける観点から、上述の（式８）、及び（式９）の関係式に着眼し、熱音響効果によるドレン配管３１の過熱を抑制するための別のアプローチとして、ドレン配管３１の熱容量等価質量を増大させること、あるいはドレン配管３１の放熱促進または外部からの冷却を提案するものである。
【０１３８】
上記の実施形態によれば、蒸気タービン配管系における異常過熱を防止し、信頼性の高い蒸気タービン配管を提供することが可能となる。
【０１３９】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【０１４０】
なお、現状においては、熱音響効果による異常過熱が報告されているドレン配管として、上半側主蒸気加減弁３０の弁座後ドレン配管３１及び高圧タービン２００の内部ケーシングドレン配管３３が、上記各実施形態に係る構成の適用の対象である。しかしながら、上記各実施形態に係る構成は、熱音響効果による異常過熱による異常過熱が確認された任意の遮断弁付きの配管、例えばドレン配管に対して適用することが可能である。
【０１４１】
また、内部ケーシングドレン配管３３に上記各実施形態に係る構成を適用する場合には、当該構成は、例えば、内部ケーシングドレン配管３３が外部ケーシング２０５を出た位置から、遮断弁６０’の近傍の位置までの範囲内に設けることができる。
【符号の説明】
【０１４２】
１１・・・主蒸気配管（上半側主蒸気配管）
１２・・・主蒸気配管（下半側主蒸気配管）
１３・・・断熱材（保温）
１４・・・空洞（空間）
１５・・・メッシュジャケット
１９・・・断熱ジャケット
３０・・・主蒸気加減弁（上半側主蒸気加減弁）
３１・・・弁ドレン配管（弁座後ドレン配管）
３３・・・ケーシングドレン配管（内部ケーシングドレン配管）
４６・・・外套管
４６ａ・・・冷媒通路
４７〜４９・・・フィン
６０・・・遮断弁
６０’・・・遮断弁
６５・・・抽気配管
７０・・・（断熱ジャケットの）バネ留め具
８０・・・送風機
９０〜９３・・・吸熱体
【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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【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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