(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気タービンのケーシングを貫通し、蒸気タービン内部における作動流体の流路を内外方向に延在するように配置される中空状の管状部材と、
前記管状部材の前記ケーシングより外側に設けられ、レーザ光を発振するレーザ光発振部と、
前記管状部材の前記ケーシングより内側に設けられ、前記レーザ光発振部から発振されて前記管状部材を介したレーザ光をシート状に形成されたレーザシート光に変換して前記ケーシング内部の作動流体内に照射するレーザシート光形成部と、
前記レーザシート光形成部からのレーザシート光の照射により前記作動流体内の液滴から得られる反射光及び内部屈折光を前記管状部材を介して前記ケーシングの外側に伝達するボアスコープと、
前記ボアスコープを介して得られる前記液滴からの反射光と内部屈折光とを撮像して位相差に基づく干渉縞画像を生成する画像撮像部と、
前記ボアスコープの前記ケーシング内部側の端部に設けられ、前記液滴からの反射光及び内部屈折光を集光する集光部の集光角度を調整する集光角度調整手段と
を備えたことを特徴とする蒸気タービンの液滴計測装置。
【請求項２】
蒸気タービンのケーシングを貫通し、蒸気タービン内部における作動流体の流路を内外方向に延在するように配置される中空状の管状部材と、
前記管状部材の前記ケーシングより外側に設けられ、レーザ光を発振するレーザ光発振部と、
前記管状部材の前記ケーシングより内側に設けられ、前記レーザ光発振部から発振されて前記管状部材を介したレーザ光をシート状に形成されたレーザシート光に変換して前記ケーシング内部の作動流体内に照射するレーザシート光形成部と、
前記レーザシート光形成部からのレーザシート光の照射により前記作動流体内の液滴から得られる反射光及び内部屈折光を前記管状部材を介して前記ケーシングの外側に伝達するボアスコープと、
前記ボアスコープを介して得られる前記液滴からの反射光と内部屈折光とを撮像して位相差に基づく干渉縞画像を生成する画像撮像部とを備え、
前記画像撮像部は、
ボアスコープにより伝達された光を集光する対物レンズと、
前記対物レンズで集光された光を平行光に調整するシリンドリカルレンズと、
前記シリンドリカルレンズを介した光を撮像するカメラと、
ボアスコープと対物レンズとの光軸方向の距離を調整する第２撮像距離調整部と、
対物レンズとシリンドリカルレンズとの光軸方向の距離を調整する第１撮像距離調整部と
を備えたことを特徴とする蒸気タービンの液滴計測装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の蒸気タービンの液滴計測装置において、
前記レーザシート光形成部から照射される前記レーザシート光の照射角度を調整する照射角度調整部を備えたことを特徴とする蒸気タービンの液滴計測装置。
【請求項４】
蒸気タービンのケーシングと、
前記ケーシングを貫通して前記ケーシング内の作動流体の流路を内外方向に延在するように配置された中空状の管状部材と、前記管状部材の前記ケーシングより外側に設けられ、レーザ光を発振するレーザ光発振部と、前記管状部材の前記ケーシングより内側に設けられ、前記レーザ光発振部から発振されて前記管状部材を介したレーザ光をシート状に形成されたレーザシート光に変換して前記ケーシング内部の作動流体内に照射するレーザシート光形成部と、前記レーザシート光形成部からのレーザシート光の照射により前記作動流体内の液滴から得られる反射光及び内部屈折光を前記管状部材を介して前記ケーシングの外側に伝達するボアスコープと、前記ボアスコープを介して得られる前記液滴からの反射光と内部屈折光とを撮像して位相差に基づく干渉縞画像を生成する画像撮像部と、前記ボアスコープの前記ケーシング内部側の端部に設けられ、前記液滴からの反射光及び内部屈折光を集光する集光部の集光角度を調整する集光角度調整手段とを備えた液滴計測装置と
を備えたことを特徴とする蒸気タービン。
【請求項５】
蒸気タービンのケーシングと、
前記ケーシングを貫通して前記ケーシング内の作動流体の流路を内外方向に延在するように配置された中空状の管状部材と、前記管状部材の前記ケーシングより外側に設けられ、レーザ光を発振するレーザ光発振部と、前記管状部材の前記ケーシングより内側に設けられ、前記レーザ光発振部から発振されて前記管状部材を介したレーザ光をシート状に形成されたレーザシート光に変換して前記ケーシング内部の作動流体内に照射するレーザシート光形成部と、前記レーザシート光形成部からのレーザシート光の照射により前記作動流体内の液滴から得られる反射光及び内部屈折光を前記管状部材を介して前記ケーシングの外側に伝達するボアスコープと、ボアスコープにより伝達された光を集光する対物レンズ、前記対物レンズで集光された光を平行光に調整するシリンドリカルレンズ、前記シリンドリカルレンズを介した光を撮像するカメラ、ボアスコープと対物レンズとの光軸方向の距離を調整する第２撮像距離調整部、及び、対物レンズとシリンドリカルレンズとの光軸方向の距離を調整する第１撮像距離調整部を有し、前記ボアスコープを介して得られる前記液滴からの反射光と内部屈折光とを撮像して位相差に基づく干渉縞画像を生成する画像撮像部とを備えた液滴計測装置と
を備えたことを特徴とする蒸気タービン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気タービン内に生じる液滴の計測を行う液滴計測装置及びそれを備えた蒸気タービンに関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービンの低圧段のように、蒸気条件が飽和状態の領域で運転される場合には、蒸気タービン内部で多量の液滴が発生する。このような湿り蒸気流れの状況下では、復水衝撃などによって発生した微小液滴の一部が静翼面に付着すると、翼面上で水膜流れとなり、静翼後縁端から再び噴霧される。
【０００３】
静翼の後流では液滴径が１μm以下の微小液滴から数百μmの粗大液滴が混在しており、微小液滴は蒸気の流れに乗って流下するが、粗大液滴は蒸気の流れに乗れず、ほぼ周速と同程度の速度で動翼に衝突し、翼が浸食を受ける原因となる。特に近年、蒸気タービン最終段の長翼化が進み、動翼先端部の周速が高速となることから、液滴が翼浸食に及ぼす影響を増大させる傾向にある。従って、信頼性の観点から、タービン内に発生する液滴の径及び速度を計測することによって液滴の流動特性を解明し、正確な影響評価と効果的な対策を講じることが求められている。
【０００４】
上記のような液滴の流速計測技術として、例えば、特許文献１（特開２０１０−２４３１９７号公報）には、レーザ光発振部から発振されたレーザ光をシート状に形成されたレーザシート光に変換して被計測流体内に照射するレーザシート光形成部と、レーザシート光形成部から照射されたレーザシート光により被計測流体内に現れた被照射体画像を観測するボアスコープと、ボアスコープにより観測された被照射体画像を撮像して被照射体画像データに変換する画像撮像手段とを備えた流体速度計測システムが開示されている。
【０００５】
また、液滴の流速計測技術に関する他の例として、特許文献２（特開２０１３−０２９４２３号公報）には、測定対象物内を流れる作動流体に係わる第１の相の流速を測定する第１の測定装置と、測定対象物を流れる作動流体中の粒子に係わる第２の相の流速を測定する第２の測定装置と、第１の測定装置及び第２の測定装置にて測定された第１の相の流速、第２の相の流速から、第１の相の流速、第２の相の流速、粒子の粒径の間に成立する相関式を予め求め、相関式に対し、測定した第１の相の流速と、第２の相の流速とを導入して、測定対象物内を流れる粒子の粒径を算出する流速及び粒径計測システムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１０−２４３１９７号公報
【特許文献２】特開２０１３−０２９４２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら上記従来技術には次のような問題点がある。
【０００８】
すなわち、特許文献１に記載の技術は、レーザ光と高速度カメラとを用い、粒子画像流速計測法（ＰＩＶ：Particle Image Velocimetry）に基づいて微小粒子の流速を定量的に計測するものであるが、計測対象となる粒子サイズのバラつきができるだけ小さいことが望ましいという条件があるため、蒸気タービンの低圧段に発生するような広範囲の液滴径を有する液滴を測定対象とする場合には、計測精度が著しく低下してしまう。また、液滴を撮像するためには液滴の飛翔方向がレーザシート平面に一致する必要があるが、蒸気タービンに発生する液滴の飛翔方向は一定では無く予測が困難であるため、正確な速度情報を算出できない。さらに、粒径については測定対象外である。
【０００９】
また、特許文献２に記載の技術は、粒径の測定は可能であるが、風洞試験等によって作動流体の流速、粒子の流速、及び粒子の粒径の間に成立する相関式を予め求めておく必要があるため、事前に多くの工程が必要である。また、粒子の粒径を算出するために相関式に導入する作動流体の流速及び粒子の流速を測定する必要があるが、外部と隔絶された蒸気タービンの内部の粒子の流速を測定することは非常に困難である。
【００１０】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、蒸気タービン内部に発生する液滴の径及び速度をより容易かつ正確に測定することができる蒸気タービンの液滴計測装置及びそれを用いた蒸気タービン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】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明は、蒸気タービンのケーシングを貫通し、蒸気タービン内部における作動流体の流路を内外方向に延在するように配置される中空状の管状部材と、前記管状部材の前記ケーシングより外側に設けられ、レーザ光を発振するレーザ光発振部と、前記管状部材の前記ケーシングより内側に設けられ、前記レーザ光発振部から発振されて前記管状部材を介したレーザ光をシート状に形成されたレーザシート光に変換して前記作動流体内に照射するレーザシート光形成部と、前記レーザシート光形成部からのレーザシート光の照射により前記作動流体内の液滴から得られる反射光及び内部屈折光を前記管状部材を介して前記ケーシングの外側に伝達するボアスコープと、前記ボアスコープを介して得られる前記液滴からの反射光と内部屈折光とを撮像して位相差に基づく干渉縞画像を生成する画像撮像部とを備えたものとする。
【発明の効果】
【００１２】
蒸気タービン内部に発生する液滴の径及び速度をより容易かつ正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施の形態に係る蒸気タービン低圧段段落間の液滴計測装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】液滴計測装置におけるプローブの構成を概略的に示す図である。
【図３】液滴計測の基本原理について説明する図である。
【図４】液滴計測装置に係る液滴計測の基本原理との関係について概略的に示す図である。
【図５】液滴計測装置の液滴計測によりえられる複数の粒子像を含む画像の一例を模式的に示す図であり、ある時刻での画像を示す図である。
【図６】液滴計測装置の液滴計測によりえられる複数の粒子像を含む画像の一例を模式的に示す図であり、ある時刻から一定時間が経過した時刻での画像をそれぞれ示している。
【図７】蒸気タービンの低圧段に発生する液滴の挙動の一例を模式的に示す断面図である。
【図８】蒸気タービンの低圧段に発生する液滴の挙動の一例を模式的に示す断面図である。
【図９】一実施の形態の変形例に係る蒸気タービンの液滴計測装置の構成を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の一実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１５】
図１は、本実施の形態に係る蒸気タービンの液滴計測装置の構成を模式的に示す図である。
【００１６】
図１において、蒸気タービン１００は、ケーシング１０１に貫設されたタービンロータ１０４と、タービンロータ１０４の外周に複数設けられた動翼１０３と、ケーシング１０１の内部にタービンロータ１０４を離間して囲むように同軸状に配置されたダイヤフラム外輪１０２ａ及びダイヤフラム外輪１０２ａと、ダイヤフラム外輪１０２ａとダイヤフラム内輪１０２ｂとの間に周方向に複数固設された静翼１０２と、蒸気タービン１００の内部を流れる蒸気中の液滴３１（後の図７等参照）を計測する液滴計測装置１とから概略構成されている。なお、図１においては、複数段で構成される低圧タービンの最終段の静翼１０２及び動翼１０３のみを図示しており、排気室なども省略している。
【００１７】
液滴計測装置１は、ケーシング１０１の内部の最終段の動翼１０３の蒸気主流１０５における下流側（図１中右側）にケーシング１０１を通して挿入されたレーザ干渉画像法（ILIDS：Interferometric Laser Imaging for Droplet Sizing）プローブ２（以下、単にプローブ２と称する）と、液滴計測装置１の動作を制御する制御装置３とを備えている。
【００１８】
本実施の形態においては、プローブ２を最終段の動翼１０３の作動流体（蒸気）の流れにおける下流側に配置し、後述するレーザシート光８を上流側に照射することによって、蒸気中の液滴を計測する場合を例に説明する。
【００１９】
図２は、液滴計測装置におけるプローブの構成を概略的に示す図である。
【００２０】
図２において、プローブ２は、ケーシング１０１を貫通して内外方向に延在するように配置され、ケーシング１０１に対して軸周りに回動可能に設けられた中空状の管状部材２０と、管状部材２０のケーシング１０１より外側に設けられ、レーザ光４ａを発振するレーザ光発振部４と、レーザ光発振部４から発振されたレーザ光４ａをコリメート光に調整するレーザ調節光学系５と、レーザ光４ａの進行方向を変更するレーザ光反射ミラー６と、管状部材２０のケーシング１０１より内側に設けられ、レーザ光発振部４から発振されてレーザ光反射ミラー６で反射されたレーザ光４ａをシート状に形成されたレーザシート光８に変換して作動流体内に照射するレーザシート光形成部７と、レーザシート光形成部７からのレーザシート光８の照射により作動流体内の液滴３１から得られる反射光及び内部屈折光を管状部材２０を介してケーシング１０１の外側に伝達するボアスコープ１０と、ボアスコープ１０を介して得られる液滴３１からの反射光３２と（内部）屈折光３３とを撮像する画像撮像部２１とを備えている。
【００２１】
レーザシート光形成部７には、レーザシート光８の照射角度を調整する照射角度調整部７ａが設けられている。また、ボアスコープ１０のケーシング１０１内側の端部（以降、入射端と称する）には、液滴３１からの反射光と内部屈折光とを取り入れる撮像窓９が設けられている。また、撮像窓９には、撮像角度を調整する撮像角度調整部９ａが設けられている。
【００２２】
画像撮像部２１は、ボアスコープ１０により伝達されて撮像窓９と反対側の端部（言い換えると、ケーシング１０１の外側の端部。以降、照射端と称する）から照射された光を集光する対物レンズ１２と、対物レンズ１２で集光された光を平行光に調整するシリンドリカルレンズ１４と、シリンドリカルレンズ１４を介した光を撮像して制御部３に送るカメラ１５と、光軸方向に伸縮可能に設けられ、ボアスコープ１０の照射端と対物レンズ１２との光軸方向の距離を調整する第２撮像距離調整部１１と、光軸方向に伸縮可能に設けられ、対物レンズ１２とシリンドリカルレンズ１４との光軸方向の距離を調整する第１撮像距離調整部１３とを備えている。
【００２３】
制御装置３は、液滴計測装置における液滴計測の条件設定や測定結果などを記憶する記憶部３ｂと、条件設定画面や測定結果などを表示する表示部３ａと、各種情報の入力や操作を行う入力部３ｃとを有している。
【００２４】
次に、本実施の形態に係る蒸気タービン１００の液滴計測装置１による液滴計測の原理について説明する。
【００２５】
図３は、本実施の形態に係る液滴計測の基本原理について説明する図である。
【００２６】
図３に示すように、本実施の形態の液滴計測は、レーザ干渉画像法（ILIDS：Interferometric Laser Imaging for Droplet Sizing）に基づいており、シート状の平行なレーザシート光３０８内の球形粒子３３１からの散乱光３３７について適当な角度θ（例えば、２０°＜θ＜８０°）の方向において焦点が外れた粒子像３６（つまり、粒子の焦点外れ像）を撮像し、球形粒子３３１について干渉縞のパターン３６ａが現れた粒子像３６を取得する。そして、粒子像３６における干渉縞３６ａの数と球状粒子３３１の直径との比例関係に基づいて、球状粒子３３１の直径を算出する。また、粒子像３３１の中心から粒子位置を特定し、単位時間あたりの粒子位置の移動距離から粒子速度を算出する。
【００２７】
具体的には、レーザシート光３０８と球形粒子３３１からの散乱光のなす角（散乱角）がθとなるように対物レンズ３１２を配置し、球形粒子３３１が対物レンズ３１２を見込む角度（集光角）がαとなるように対物レンズ３１２と球形粒子３３１の距離Ｌ２を調整する。この場合、撮像面３３５で得られる球形粒子３３１の粒子像３６の外径及び形は、球形粒子３３１の実際の大きさに関係なく、対物レンズ３１２の大きさと、撮像面３３５と像面３３４の距離Ｌ１とに依存する。例えば、対物レンズ３１２の外径形状が円形の場合は、球形粒子３３１の粒子像３６は円形になる。そして、得られた粒子像３６中に形成される干渉縞３６ａの本数Ｎ、球形粒子３３１が対物レンズ３１２を見込む角度（集光角）α、及び散乱角θなどを用いて、球状粒子３３１の直径ｄは下記（式１）により求められる。
【００２８】
【数１】
0006450196.tif 000002
【００２９】
ここで、ｄは球状粒子３３１の直径、λはレーザシート光３０８の波長、Ｎは粒子像３６（粒子の焦点外れ像）における干渉縞３６ａの数、ｍは球状粒子３３１の屈折率（具体的には作動流体中における液滴の屈折率）、αは集光角、θは散乱角である。
【００３０】
図４は、本実施の形態の液滴計測装置に係る液滴計測の基本原理との関係について概略的に示す図である。
【００３１】
図４において、レーザシート光８及び対物レンズ１２は、図３におけるレーザシート光３０８及び対物レンズ３１２に対応する。また、図４におけるレーザシート光８と集光窓９における光軸とのなす角θは、図３における散乱角θに対応する。液滴計測装置１における液滴計測では、レーザシート光８内の液滴３１からの反射光３２及び屈折光３３について角度θ（レーザシート光８と撮像窓９の光軸とのなす角θ（例えば、２０°＜θ＜８０°））の方向において焦点が外れた粒子像３６（つまり、粒子の焦点外れ像）を撮像し、液滴３１について干渉縞３６ａのパターンが現れた粒子像３６を取得する。そして、粒子像３６における干渉縞３６ａの数と液滴３１の直径との比例関係に基づいて、液滴３１の直径を算出する。また、粒子像３６の中心から粒子位置を特定し、単位時間あたりの粒子位置の移動距離から粒子速度を算出する。
【００３２】
具体的には、蒸気タービン１００における作動流体中の液滴３１がレーザシート８を通過するときに、反射光３２と屈折光３３（図３の散乱光３３７に相当する）とが生じる。レーザシート光８内の液滴３１からの反射光３２及び屈折光３３をレーザシート光８と集光窓９の光軸とのなす角がθとなる方向において集光窓９により集光し、ボアスコープ１０により伝達する。ボアスコープ１０の照射端から光軸方向の距離Ｌ２の位置に対物レンズ１２を配置し、対物レンズ１２から光軸方向の距離Ｌ１にシリンドリカルレンズ１１を配置することにより、図３の撮像面３３５における粒子像３６に相当する光をカメラ９に導くことができ、カメラ９で液滴３１について干渉縞３６ａのパターンが現れた焦点が外れた粒子像３６を取得することができる。カメラ９で取得された粒子像３６は制御部３に送られる。
【００３３】
図５及び図６は、液滴計測装置の液滴計測によりえられる複数の粒子像を含む画像の一例を模式的に示す図であり、図５はある時刻ｔ１での画像を、図６はある時刻から一定時間Δｔが経過した時刻での画像をそれぞれ示している。
【００３４】
図５及び図６においては、４つの液滴に関する粒子像３６１〜３６４が得られた画像３７，３８を例示している。画像３７，３８の４個の液滴３１の焦点が外れた粒子像３６１〜３６４の外径の大きさは液滴３１の実際の大きさではなく、液滴３１の実際の大きさは、粒子像３６１〜３６４のそれぞれの干渉縞３６１ａ〜３６４ａの数Ｎを判定して上記（式１）に代入することより求める。
【００３５】
また、撮像した液滴３１の粒子像３６１〜３６４が円形の場合、その中心を求めることによって液滴３１の位置を規定することができるので、既知の微小時間間隔Δｔで撮影した２枚の画像、すなわち、時刻ｔ１で撮像した画像３７（図５）と、時刻ｔ１＋Δｔで撮像した画像３８（図６）における粒子像３６１〜３６４の位置の変化（移動距離）を算出することにより、それぞれの液滴の平面内の速度２成分を求めることができる。例えば、時刻ｔ１（すなわち図５）での粒子像３６１の中心（図５参照）と時刻ｔ１＋Δｔでの粒子像３６１の中心（図６参照）の距離から、時間Δｔにおける粒子像３６１に対応する液滴３１の移動距離、すなわち、液滴３１の速度を求めることができる。
【００３６】
図７及び図８は、蒸気タービンの低圧段に発生する液滴の挙動の一例を模式的に示す図であり、図７は静翼及び動翼の周方向から、図８は静翼の翼高さ方向からそれぞれ見た図である。
【００３７】
図７及び図８に示すように、蒸気タービンの低圧段においては、復水衝撃などによって発生した微小液滴の一部が静翼１０２の翼面に付着すると、翼面上で水膜流れ３０となり、静翼１０２の後縁端から液滴３１として再び噴霧される。すなわち、液滴３１が示す挙動は図７及び図８に示すように三次元的であるため、液滴３１の飛翔方向を事前に予測することは非常に困難である。
【００３８】
本実施の形態の液滴計測装置１においては、レーザシート光８と集光窓９の光軸とのなす角θは、照射角度調整部７ａと撮像角度調整部９ａとを調整することによって変更が可能である。また、集光角αは、第２撮像距離調整部１１によってボアスコープ１０の照射端と対物レンズ１２との光軸方向の距離Ｌ２を調整することにより変更が可能である。さらに、レーザシート８の照射方向は、プローブ２の管状部材２０をケーシング１０１に対して軸周りに回動させることによって変更が可能である。したがって、本実施の形態の液滴計測装置１は、あらゆる飛翔方向の液滴に対する液滴計測が可能である。
【００３９】
以上のように構成した本実施の形態における効果を説明する。
【００４０】
従来技術においては、レーザ光と高速度カメラとを用い、粒子画像流速計測法に基づいて微小粒子の流速を定量的に計測するものがあるが、計測対象となる粒子サイズのバラつきができるだけ小さいことが望ましいという条件があるため、蒸気タービンの低圧段に発生するような広範囲の液滴径を有する液滴を測定対象とする場合には、計測精度が著しく低下してしまう。また、液滴を撮像するためには液滴の飛翔方向がレーザシート平面に一致する必要があるが、蒸気タービンに発生する液滴の飛翔方向は一定では無く予測が困難であるため、正確な速度情報を算出できない。また、他の従来技術として、作動流体の流速、粒子の流速、及び粒子の粒径の間に成立する相関式を予め求めておき、作動流体の流速及び粒子の速度を測定して相関式に導入し、粒子の粒径を算出するものがあるが、風洞試験によって相関式を求めるなど事前の工数が非常に多く、さらに、相関式に導入する作動流体の流速及び粒子の流速を外部と隔絶された蒸気タービン内部という条件下で測定する必要があるという問題があった。
【００４１】
これに対して本実施の形態においては、ケーシング１０１を貫通して内外方向に延在するように配置された中空状の管状部材２０と、管状部材２０のケーシング１０１より外側に設けられ、レーザ光４ａを発振するレーザ光発振部４と、管状部材２０のケーシング１０１より内側に設けられ、レーザ光発振部４から発振されて管状部材２０を介したレーザ光４ａをシート状に形成されたレーザシート光８に変換してケーシング１０１内部の作動流体内に照射するレーザシート光形成部７と、レーザシート光形成部７からのレーザシート光８の照射により作動流体内の液滴３１から得られる反射光３２及び内部屈折光３３を管状部材２０を介してケーシング１０１の外側に伝達するボアスコープ１０と、ボアスコープ１０を介して得られる液滴３１からの反射光３２と内部屈折光３３とを撮像して位相差に基づく干渉縞画像を撮像する画像撮像部とを備えたので、蒸気タービン内部に発生する液滴の径及び速度をより容易かつ正確に測定することができる。
【００４２】
すなわち、本実施の形態においては、角度等の設定パラメータを別々に調節して、組み合わせることにより、各種運転条件と計測対象に対応した最適な計測条件を見つけ出すことが可能であり、事前に複雑な検定試験の必要もなく、蒸気タービン運転中にパラメータを調節することが可能であり、蒸気タービン内に発生するあらゆる性状の液滴の計測を行うことができる。
【００４３】
また、液滴がレーザシート光を通過する際に発生する散乱光を焦点が外れた画像として撮像するため、計測領域や運転状態によって、蒸気タービン内に発生する液滴の分布密度が異なる場合でも、撮像することが可能である。なお、カメラの前に、スリット状の機構を設け、光学的圧縮技術と併用することより、液滴が高密度に発生する計測領域にも適用可能である。
【００４４】
なお、上記実施の形態においては、プローブ２を最終段の動翼１０３の作動流体（蒸気）の流れにおける下流側に配置し、後述するレーザシート光８を上流側に照射することによって、蒸気中の液滴を計測する場合を例示したが、これに限られず、例えば、図９に示す変形例の蒸気タービン１００Ａように、プローブ２を最終段の静翼１０２と動翼１０３の間、すなわち、静翼１０２の作動流体（蒸気）の流れにおける下流側であって、動翼１０３の上流側に配置し、レーザシート８を上流側に照射することによって、蒸気中の液滴を計測するように構成してもよい。この場合においても、本実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００４５】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明をわかりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を備えるものに限定されるものではない。各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。例えば、レーザ光を形成する部分の一部又は全部を、ILIDSプローブ本体内に収納するのではなく、蒸気タービン低圧段に取り付けることも可能である。
【符号の説明】
【００４６】
１  液滴計測装置
２  レーザ干渉画像法プローブ
３  制御装置
４  レーザ光発振部
４ａ  レーザ光
５  レーザ調節光学系
６  レーザ光反射ミラー
７  レーザシート光形成部
７ａ  照射角度調整部
８  レーザシート光
９  撮像窓
９ａ  撮像角度調整部
１０  ボアスコープ
１１  第２撮像距離調整部
１２  対物レンズ
１３  第１撮像距離調整部
１４  シリンドリカルレンズ
１５  カメラ
２０  管状部材
２１  画像撮像部
３１  液滴
１００  蒸気タービン
１０１  ケーシング
１０２  静翼
１０３  動翼
【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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