(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータ軸と、
高圧蒸気によって前記ロータ軸を回転させる高圧側タービンと、
前記高圧側タービンから排出された低圧蒸気によって前記ロータ軸を回転させる低圧側タービンと、
前記高圧側タービンと前記低圧側タービンとの間において前記ロータ軸の外周面と対向する内周面を形成し、前記高圧側タービンと前記低圧側タービンとの間を仕切るとともに、前記低圧側タービンへ前記高圧側タービンから排出された低圧蒸気を供給する低圧蒸気室の一部を形成する環状仕切部と、
前記環状仕切部の温度を計測する第１温度計測部と、
前記第１温度計測部が計測する温度が所定温度を下回るかどうかを判断する制御部と、
前記高圧側タービンと前記低圧側タービンと前記環状仕切部とを収容する車室と、
を備え、
前記第１温度計測部は、前記環状仕切部の外周面と前記車室の内周面により挟まれた空間であって前記低圧蒸気室と連通していない空間の温度を計測する蒸気タービン設備。
【請求項２】
前記制御部は、前記第１温度計測部が計測する温度が前記所定温度を下回ると判断した場合に前記ロータ軸の回転数を低下させるよう制御する請求項１に記載の蒸気タービン設備。
【請求項３】
前記制御部は、前記第１温度計測部が計測する温度が前記所定温度を下回る状態が所定時間に渡って継続した場合に前記ロータ軸の回転数を低下させるよう制御する請求項２に記載の蒸気タービン設備。
【請求項４】
前記低圧側タービンへ前記低圧蒸気を供給する流路へ前記所定温度より高温の暖気用蒸気を供給するか否かを切り換える切換弁を備え、
前記制御部は、前記第１温度計測部が計測する温度が前記所定温度を下回ると判断した場合に前記暖気用蒸気を前記流路へ供給するよう前記切換弁を制御する請求項１に記載の蒸気タービン設備。
【請求項５】
前記制御部は、前記第１温度計測部が計測する温度が前記所定温度を下回る状態が所定時間に渡って継続した場合に前記暖気用蒸気を前記流路へ供給するよう前記切換弁を制御する請求項４に記載の蒸気タービン設備。
【請求項６】
前記車室のうち前記環状仕切部を収容する部分の内周面の温度を計測する第２温度計測部とを備え、
前記所定温度は、前記第２温度計測部が計測する温度または前記第２温度計測部が計測する温度から閾値温度を減算した温度である請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の蒸気タービン設備。
【請求項７】
請求項１に記載の蒸気タービン設備と、
前記蒸気タービン設備が発生する回転動力によって推進力を発生させる推進器とを備える船舶。
【請求項８】
ロータ軸と、
高圧蒸気によって前記ロータ軸を回転させる高圧側タービンと、
前記高圧側タービンから排出された低圧蒸気によって前記ロータ軸を回転させる低圧側タービンと、
前記高圧側タービンと前記低圧側タービンとの間において前記ロータ軸の外周面と対向する内周面を形成し、前記高圧側タービンと前記低圧側タービンとの間を仕切るとともに、前記低圧側タービンへ前記高圧側タービンから排出された低圧蒸気を供給する低圧蒸気室の一部を形成する環状仕切部と、
前記環状仕切部の温度を計測する第１温度計測部と、
前記第１温度計測部が計測する温度が所定温度を下回るかどうかを判断する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記第１温度計測部が計測する温度が前記所定温度を下回ると判断した場合に前記ロータ軸の回転数を低下させるよう制御する蒸気タービン設備。
【請求項９】
ロータ軸と、
高圧蒸気によって前記ロータ軸を回転させる高圧側タービンと、
前記高圧側タービンから排出された低圧蒸気によって前記ロータ軸を回転させる低圧側タービンと、
前記高圧側タービンと前記低圧側タービンとの間において前記ロータ軸の外周面と対向する内周面を形成し、前記高圧側タービンと前記低圧側タービンとの間を仕切るとともに、前記低圧側タービンへ前記高圧側タービンから排出された低圧蒸気を供給する低圧蒸気室の一部を形成する環状仕切部と、
前記環状仕切部の温度を計測する第１温度計測部と、
前記第１温度計測部が計測する温度が所定温度を下回るかどうかを判断する制御部と、
前記低圧側タービンへ前記低圧蒸気を供給する流路へ前記所定温度より高温の暖気用蒸気を供給するか否かを切り換える切換弁と、
を備え、
前記制御部は、前記第１温度計測部が計測する温度が前記所定温度を下回ると判断した場合に前記暖気用蒸気を前記流路へ供給するよう前記切換弁を制御する蒸気タービン設備。
【請求項１０】
ロータ軸と、
高圧蒸気によって前記ロータ軸を回転させる高圧側タービンと、
前記高圧側タービンから排出された低圧蒸気によって前記ロータ軸を回転させる低圧側タービンと、
前記高圧側タービンと前記低圧側タービンとの間において前記ロータ軸の外周面と対向する内周面を形成し、前記高圧側タービンと前記低圧側タービンとの間を仕切るとともに、前記低圧側タービンへ前記高圧側タービンから排出された低圧蒸気を供給する低圧蒸気室の一部を形成する環状仕切部と、
前記環状仕切部の温度を計測する第１温度計測部と、
前記第１温度計測部が計測する温度が所定温度を下回るかどうかを判断する制御部と、
前記高圧側タービンと前記低圧側タービンと前記環状仕切部とを収容する車室と、
前記車室のうち前記環状仕切部を収容する部分の内周面の温度を計測する第２温度計測部と、
を備え、
前記所定温度は、前記第２温度計測部が計測する温度または前記第２温度計測部が計測する温度から閾値温度を減算した温度である蒸気タービン設備。
【請求項１１】
ロータ軸と、高圧蒸気によって前記ロータ軸を回転させる高圧側タービンと、前記高圧側タービンから排出された低圧蒸気によって、前記ロータ軸を回転させる低圧側タービンと、前記高圧側タービンと前記低圧側タービンとの間において前記ロータ軸の外周面と対向する内周面を形成し、前記高圧側タービンと前記低圧側タービンとの間を仕切るとともに、前記低圧側タービンへ前記高圧側タービンから排出された低圧蒸気を供給する低圧蒸気室の一部を形成する環状仕切部と、前記高圧側タービンと前記低圧側タービンと前記環状仕切部とを収容する車室と、を備える蒸気タービン設備の制御方法であって、
前記環状仕切部の温度を計測する第１温度計測工程と、
前記第１温度計測工程が計測する温度が所定温度を下回るかどうかを判断する制御工程と、
を有し、
前記第１温度計測工程では、前記環状仕切部の外周面と前記車室の内周面により挟まれた空間であって前記低圧蒸気室と連通していない空間の温度を計測する蒸気タービン設備の制御方法。
【請求項１２】
ロータ軸と、高圧蒸気によって前記ロータ軸を回転させる高圧側タービンと、前記高圧側タービンから排出された低圧蒸気によって、前記ロータ軸を回転させる低圧側タービンと、前記高圧側タービンと前記低圧側タービンとの間において前記ロータ軸の外周面と対向する内周面を形成し、前記高圧側タービンと前記低圧側タービンとの間を仕切るとともに、前記低圧側タービンへ前記高圧側タービンから排出された低圧蒸気を供給する低圧蒸気室の一部を形成する環状仕切部とを備える蒸気タービン設備の制御方法であって、
前記環状仕切部の温度を計測する第１温度計測工程と、
前記第１温度計測工程が計測する温度が所定温度を下回るかどうかを判断する制御工程と、
を有し、
前記制御工程では、前記第１温度計測工程で計測した温度が前記所定温度を下回ると判断した場合に前記ロータ軸の回転数を低下させるよう制御するを蒸気タービン設備の制御方法。
【請求項１３】
ロータ軸と、高圧蒸気によって前記ロータ軸を回転させる高圧側タービンと、前記高圧側タービンから排出された低圧蒸気によって、前記ロータ軸を回転させる低圧側タービンと、前記高圧側タービンと前記低圧側タービンとの間において前記ロータ軸の外周面と対向する内周面を形成し、前記高圧側タービンと前記低圧側タービンとの間を仕切るとともに、前記低圧側タービンへ前記高圧側タービンから排出された低圧蒸気を供給する低圧蒸気室の一部を形成する環状仕切部と、前記低圧側タービンへ前記低圧蒸気を供給する流路へ所定温度より高温の暖気用蒸気を供給するか否かを切り換える切換弁と、を備える蒸気タービン設備の制御方法であって、
前記環状仕切部の温度を計測する第１温度計測工程と、
前記第１温度計測工程が計測する温度が前記所定温度を下回るかどうかを判断する制御工程と、
を有し、
前記制御工程では、前記第１温度計測工程で計測した温度が前記所定温度を下回ると判断した場合に前記暖気用蒸気を前記流路へ供給するよう前記切換弁を制御する蒸気タービン設備の制御方法。
【請求項１４】
ロータ軸と、高圧蒸気によって前記ロータ軸を回転させる高圧側タービンと、前記高圧側タービンから排出された低圧蒸気によって、前記ロータ軸を回転させる低圧側タービンと、前記高圧側タービンと前記低圧側タービンとの間において前記ロータ軸の外周面と対向する内周面を形成し、前記高圧側タービンと前記低圧側タービンとの間を仕切るとともに、前記低圧側タービンへ前記高圧側タービンから排出された低圧蒸気を供給する低圧蒸気室の一部を形成する環状仕切部と、前記高圧側タービンと前記低圧側タービンと前記環状仕切部とを収容する車室と、を備える蒸気タービン設備の制御方法であって、
前記環状仕切部の温度を計測する第１温度計測工程と、
前記車室のうち前記環状仕切部を収容する部分の内周面の温度を計測する第２温度計測工程と、
前記第１温度計測工程が計測する温度が所定温度を下回るかどうかを判断する制御工程と、
を有し、
前記所定温度は、前記第２温度計測工程で計測した温度または前記第２温度計測工程で計測した温度から閾値温度を減算した温度である蒸気タービン設備の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気タービン設備、船舶、および蒸気タービン設備の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、舶用主機として蒸気タービンを使用する船舶が知られている（例えば、特許文献１参照。）。このような船舶では、即座に離岸できるようにするためには、停泊中であっても蒸気タービンを暖機しておく必要がある。蒸気タービンを暖機しておくことで、離岸する際に段階的に暖機を行う工程が不要となるため、即座に離岸することができる。
特許文献１では、タービン車室の内壁面および外壁面の温度を測定し、蒸気タービンが暖気状態であるかどうかを適切に判断する技術が開示されている。
特許文献１に開示された蒸気タービンシステムでは、主ボイラから供給される主蒸気が高圧タービン（高圧側タービン）に流入し、高圧タービンから排出された排気蒸気が再熱器で加熱されて再熱蒸気となり、再熱蒸気が中圧タービン（低圧側タービン）に流入するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１８０７７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されるような蒸気タービンシステムの場合、高圧タービンを構成するロータ軸と中圧タービンを構成するロータ軸とは同一軸線上で連結される。ロータ軸が連結される位置には、高圧側と中圧側とを仕切る環状仕切部が設けられる。
再熱器から再熱蒸気が供給される流路に低温の媒体が存在しこの媒体が中圧タービンに流入すると、環状仕切部が冷却されることとなる。環状仕切部が冷却されると、環状仕切部が熱収縮して内周面の内径が小さくなる、あるいは軸方向に熱収縮し、ロータ軸とラビリンス部のクリアランスが狭まる。この熱収縮の度合いが大きい場合、環状仕切部の内周面に配されたラビリンス部がロータ軸に接触して振動や騒音が発生し、あるいはロータ軸が損傷する可能性がある。
【０００５】
特許文献１では、蒸気タービンを収容する車室の内壁面および外壁面の温度が温度センサで測定される。しかしながら、環状仕切部を熱収縮させる低温の媒体が中圧タービンに流入してもタービン車室の内壁面および外壁面の温度が変化しない場合がある。この場合、環状仕切部に熱収縮が発生していることを温度センサによって検出することができない。そのため、環状仕切部が冷却されて熱収縮し、前述した不具合が発生することが懸念される。
【０００６】
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、高圧側タービンと低圧側タービンとの間を仕切る環状仕切部が熱収縮することによる不具合を抑制した蒸気タービン設備、それを備えた船舶、および蒸気タービン設備の制御方法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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を採用する。
本発明の第１態様に係る蒸気タービン設備は、ロータ軸と、高圧蒸気によって前記ロータ軸を回転させる高圧側タービンと、前記高圧側タービンから排出された低圧蒸気によって前記ロータ軸を回転させる低圧側タービンと、前記高圧側タービンと前記低圧側タービンとの間において前記ロータ軸の外周面と対向する内周面を形成し、前記高圧側タービンと前記低圧側タービンとの間を仕切るとともに、前記低圧側タービンへ前記高圧側タービンから排出された低圧蒸気を供給する低圧蒸気室の一部を形成する環状仕切部と、前記環状仕切部の温度を計測する第１温度計測部と、前記第１温度計測部が計測する温度が所定温度を下回るかどうかを判断する制御部と、前記高圧側タービンと前記低圧側タービンと前記環状仕切部とを収容する車室と、を備え、前記第１温度計測部は、前記環状仕切部の外周面と前記車室の内周面により挟まれた空間であって前記低圧蒸気室と連通していない空間の温度を計測する蒸気タービン設備である。
【０００８】
本発明の第１態様に係る蒸気タービン設備は、高圧側タービンと低圧側タービンとの間を仕切る環状仕切部が低圧蒸気室の一部を形成している。そのため、低圧蒸気が供給される流路に何らかの要因で低温の媒体が存在し、この媒体が低圧側タービンに流入すると低圧蒸気室の一部を形成する環状仕切部が冷却される。
本発明の第１態様に係る蒸気タービン設備によれば、第１温度計測部が計測する環状仕切部の温度が所定温度（例えば、環状仕切部を収容する車室の内周面の温度）を下回ると制御部が判断する場合、例えば、制御部がロータ軸の回転数を低下させるよう制御する。そのため、低温の媒体の流入が発生して環状仕切部が熱収縮を生じる場合であっても、環状仕切部の内周面がロータ軸に接触して振動や騒音が発生する不具合、あるいはロータ軸が損傷する不具合を抑制することができる。
【０００９】
本発明の第１態様に係る蒸気タービン設備において、前記制御部は、前記第１温度計測部が計測する温度が前記所定温度を下回る状態が所定時間に渡って継続した場合に前記ロータ軸の回転数を低下させるよう制御するようにしてもよい。
このようにすることで、第１温度計測部が計測する温度が前記所定温度を下回る状態が所定時間に渡って継続し、環状仕切部が熱収縮する可能性が極めて高い場合に、ロータ軸の回転数を低下させることができる。
【００１０】
本発明の第１態様に係る蒸気タービン設備は、前記低圧側タービンへ前記低圧蒸気を供給する流路へ前記所定温度より高温の暖気用蒸気を供給するか否かを切り換える切換弁を備え、前記制御部は、前記第１温度計測部が計測する温度が前記所定温度を下回る場合に前記暖気用蒸気を前記流路へ供給するよう前記切換弁を制御する構成としてもよい。
【００１１】
上記構成の蒸気タービン設備によれば、第１温度計測部が計測する環状仕切部の温度が所定温度（例えば、環状仕切部を収容する車室の内周面の温度）を下回る場合、制御部が低圧蒸気を供給する流路へ暖気用蒸気を供給するよう切換弁を制御する。そのため、低圧蒸気室に流入する低温の媒体に所定温度より高温の暖気用蒸気が混合され、環状仕切部が熱収縮することが抑制される。よって、環状仕切部の内周面に配されたラビリンス部がロータ軸に接触して振動や騒音が発生する不具合、あるいはロータ軸が損傷する不具合を抑制することができる。
【００１２】
上記構成の蒸気タービン設備において、前記制御部は、前記第１温度計測部が計測する温度が前記所定温度を下回る状態が所定時間に渡って継続した場合に前記暖気用蒸気を前記流路へ供給するよう前記切換弁を制御するようにしてもよい。
このようにすることで、第１温度計測部が計測する温度が前記所定温度を下回る状態が所定時間に渡って継続し、環状仕切部が熱収縮する可能性が極めて高い場合に、低圧蒸気を供給する流路へ暖気用蒸気を供給するよう切換弁を制御することができる。
【００１３】
上記いずれかの蒸気タービン設備は、前記車室のうち前記環状仕切部を収容する部分の内周面の温度を計測する第２温度計測部とを備え、前記所定温度は、前記第２温度計測部が計測する温度または前記第２温度計測部が計測する温度から閾値温度を減算した温度である構成としてもよい。
このようにすることで、第２温度計測部が計測する車室の内周面の温度またはそれより閾値温度を減算した温度よりも第１温度計測部が計測する環状仕切部の温度が下回り、環状仕切部が熱収縮する可能性が極めて高い状態を適切に検出することができる。したがって、環状仕切部の内周面に配されたラビリンス部がロータ軸に接触して振動や騒音が発生する不具合、あるいはロータ軸が損傷する不具合を抑制することができる。
【００１４】
上記構成の蒸気タービン設備において、前記第１温度計測部は、前記環状仕切部の外周面と前記車室の内周面により挟まれた空間であって前記低圧蒸気室と連通していない空間の温度を計測するようにしてもよい。
このようにすることで、熱収縮により変形する環状仕切部に第１温度計測部を直接接触させることなく、環状仕切部の温度を計測することができる。そのため、環状仕切部の熱収縮により第１温度計測部が破損する不具合を抑制することができる。また、低圧蒸気室に流入する媒体による温度変化を直接的に受けないように、環状仕切部の温度を計測することができる。そのため、低圧蒸気室に流入する低圧蒸気の温度が環状仕切部を熱収縮させない範囲で変化する場合には、蒸気タービン設備の運転状態（例えば、タービンの回転数）を変化させずに維持することができる。
【００１５】
本発明の一態様に係る船舶は、上記のいずれかに記載の蒸気タービン設備と、前記蒸気タービン設備が発生する回転動力によって推進力を発生させる推進器とを備える。
このようにすることで、高圧側タービンと低圧側タービンとの間を仕切る環状仕切部が熱収縮することによる不具合を抑制した蒸気タービン設備を備えた船舶を提供することができる。
【００１６】
本発明の第２態様に係る蒸気タービン設備は、ロータ軸と、高圧蒸気によって前記ロータ軸を回転させる高圧側タービンと、前記高圧側タービンから排出された低圧蒸気によって前記ロータ軸を回転させる低圧側タービンと、前記高圧側タービンと前記低圧側タービンとの間において前記ロータ軸の外周面と対向する内周面を形成し、前記高圧側タービンと前記低圧側タービンとの間を仕切るとともに、前記低圧側タービンへ前記高圧側タービンから排出された低圧蒸気を供給する低圧蒸気室の一部を形成する環状仕切部と、前記環状仕切部の温度を計測する第１温度計測部と、前記第１温度計測部が計測する温度が所定温度を下回るかどうかを判断する制御部と、を備え、前記制御部は、前記第１温度計測部が計測する温度が前記所定温度を下回ると判断した場合に前記ロータ軸の回転数を低下させるよう制御する蒸気タービン設備である。
本発明の第３態様に係る蒸気タービン設備は、ロータ軸と、高圧蒸気によって前記ロータ軸を回転させる高圧側タービンと、前記高圧側タービンから排出された低圧蒸気によって前記ロータ軸を回転させる低圧側タービンと、前記高圧側タービンと前記低圧側タービンとの間において前記ロータ軸の外周面と対向する内周面を形成し、前記高圧側タービンと前記低圧側タービンとの間を仕切るとともに、前記低圧側タービンへ前記高圧側タービンから排出された低圧蒸気を供給する低圧蒸気室の一部を形成する環状仕切部と、前記環状仕切部の温度を計測する第１温度計測部と、前記第１温度計測部が計測する温度が所定温度を下回るかどうかを判断する制御部と、前記低圧側タービンへ前記低圧蒸気を供給する流路へ前記所定温度より高温の暖気用蒸気を供給するか否かを切り換える切換弁と、を備え、前記制御部は、前記第１温度計測部が計測する温度が前記所定温度を下回ると判断した場合に前記暖気用蒸気を前記流路へ供給するよう前記切換弁を制御する蒸気タービン設備である。
本発明の第４態様に係る蒸気タービン設備は、ロータ軸と、高圧蒸気によって前記ロータ軸を回転させる高圧側タービンと、前記高圧側タービンから排出された低圧蒸気によって前記ロータ軸を回転させる低圧側タービンと、前記高圧側タービンと前記低圧側タービンとの間において前記ロータ軸の外周面と対向する内周面を形成し、前記高圧側タービンと前記低圧側タービンとの間を仕切るとともに、前記低圧側タービンへ前記高圧側タービンから排出された低圧蒸気を供給する低圧蒸気室の一部を形成する環状仕切部と、前記環状仕切部の温度を計測する第１温度計測部と、前記第１温度計測部が計測する温度が所定温度を下回るかどうかを判断する制御部と、前記高圧側タービンと前記低圧側タービンと前記環状仕切部とを収容する車室と、前記車室のうち前記環状仕切部を収容する部分の内周面の温度を計測する第２温度計測部と、を備え、前記所定温度は、前記第２温度計測部が計測する温度または前記第２温度計測部が計測する温度から閾値温度を減算した温度である蒸気タービン設備である。
本発明の第５態様に係る蒸気タービン設備の制御方法は、ロータ軸と、高圧蒸気によって前記ロータ軸を回転させる高圧側タービンと、前記高圧側タービンから排出された低圧蒸気によって、前記ロータ軸を回転させる低圧側タービンと、前記高圧側タービンと前記低圧側タービンとの間において前記ロータ軸の外周面と対向する内周面を形成し、前記高圧側タービンと前記低圧側タービンとの間を仕切るとともに、前記低圧側タービンへ前記高圧側タービンから排出された低圧蒸気を供給する低圧蒸気室の一部を形成する環状仕切部と、前記高圧側タービンと前記低圧側タービンと前記環状仕切部とを収容する車室と、を備える蒸気タービン設備の制御方法であって、前記環状仕切部の温度を計測する第１温度計測工程と、前記第１温度計測工程が計測する温度が所定温度を下回るかどうかを判断する制御工程と、を有し、前記第１温度計測工程では、前記環状仕切部の外周面と前記車室の内周面により挟まれた空間であって前記低圧蒸気室と連通していない空間の温度を計測する蒸気タービン設備の制御方法である。
本発明の第６態様に係る蒸気タービン設備の制御方法は、ロータ軸と、高圧蒸気によって前記ロータ軸を回転させる高圧側タービンと、前記高圧側タービンから排出された低圧蒸気によって、前記ロータ軸を回転させる低圧側タービンと、前記高圧側タービンと前記低圧側タービンとの間において前記ロータ軸の外周面と対向する内周面を形成し、前記高圧側タービンと前記低圧側タービンとの間を仕切るとともに、前記低圧側タービンへ前記高圧側タービンから排出された低圧蒸気を供給する低圧蒸気室の一部を形成する環状仕切部とを備える蒸気タービン設備の制御方法であって、前記環状仕切部の温度を計測する第１温度計測工程と、前記第１温度計測工程が計測する温度が所定温度を下回るかどうかを判断する制御工程と、を有し、前記制御工程では、前記第１温度計測工程で計測した温度が前記所定温度を下回ると判断した場合に前記ロータ軸の回転数を低下させるよう制御するを蒸気タービン設備の制御方法である。
本発明の第７態様に係る蒸気タービン設備の制御方法は、ロータ軸と、高圧蒸気によって前記ロータ軸を回転させる高圧側タービンと、前記高圧側タービンから排出された低圧蒸気によって、前記ロータ軸を回転させる低圧側タービンと、前記高圧側タービンと前記低圧側タービンとの間において前記ロータ軸の外周面と対向する内周面を形成し、前記高圧側タービンと前記低圧側タービンとの間を仕切るとともに、前記低圧側タービンへ前記高圧側タービンから排出された低圧蒸気を供給する低圧蒸気室の一部を形成する環状仕切部と、前記低圧側タービンへ前記低圧蒸気を供給する流路へ所定温度より高温の暖気用蒸気を供給するか否かを切り換える切換弁と、を備える蒸気タービン設備の制御方法であって、前記環状仕切部の温度を計測する第１温度計測工程と、前記第１温度計測工程が計測する温度が前記所定温度を下回るかどうかを判断する制御工程と、を有し、前記制御工程では、前記第１温度計測工程で計測した温度が前記所定温度を下回ると判断した場合に前記暖気用蒸気を前記流路へ供給するよう前記切換弁を制御する蒸気タービン設備の制御方法である。
本発明の第８態様に係る蒸気タービン設備の制御方法は、ロータ軸と、高圧蒸気によって前記ロータ軸を回転させる高圧側タービンと、前記高圧側タービンから排出された低圧蒸気によって、前記ロータ軸を回転させる低圧側タービンと、前記高圧側タービンと前記低圧側タービンとの間において前記ロータ軸の外周面と対向する内周面を形成し、前記高圧側タービンと前記低圧側タービンとの間を仕切るとともに、前記低圧側タービンへ前記高圧側タービンから排出された低圧蒸気を供給する低圧蒸気室の一部を形成する環状仕切部と、前記高圧側タービンと前記低圧側タービンと前記環状仕切部とを収容する車室と、を備える蒸気タービン設備の制御方法であって、前記環状仕切部の温度を計測する第１温度計測工程と、前記車室のうち前記環状仕切部を収容する部分の内周面の温度を計測する第２温度計測工程と、前記第１温度計測工程が計測する温度が所定温度を下回るかどうかを判断する制御工程と、を有し、前記所定温度は、前記第２温度計測工程で計測した温度または前記第２温度計測工程で計測した温度から閾値温度を減算した温度である蒸気タービン設備の制御方法である。
【００１７】
本発明の第１態様に係る蒸気タービン設備の制御方法によれば、第１温度計測工程が計測する環状仕切部の温度が所定温度（例えば、環状仕切部を収容する車室の内周面の温度）を下回ると制御工程が判断する場合、例えば、制御工程がロータ軸の回転数を低下させるよう制御する。そのため、低温の媒体の流入によって環状仕切部が熱収縮する場合であっても、環状仕切部の内周面に配されたラビリンス部がロータ軸に接触して振動や騒音が発生する不具合、あるいはロータ軸が損傷する不具合を抑制することができる。
【００１８】
本発明の第１態様に係る蒸気タービン設備の制御方法において、前記蒸気タービン設備は、前記低圧側タービンへ前記低圧蒸気を供給する流路へ所定温度より高温の暖気用蒸気を供給するか否かを切り換える切換弁を備え、前記制御工程は、前記第１温度計測工程が計測する温度が前記所定温度を下回る場合に前記暖気用蒸気を前記流路へ供給するよう前記切換弁を制御する構成としてもよい。
【００１９】
上記構成の蒸気タービン設備の制御方法によれば、第１温度計測工程が計測する環状仕切部の温度が所定温度（例えば、環状仕切部を収容する車室の内周面の温度）を下回る場合、制御工程が低圧蒸気を供給する流路へ暖気用蒸気を供給するよう切換弁を制御する。そのため、低圧蒸気室に流入する低温の媒体に所定温度より高温の暖気用蒸気が混合され、環状仕切部が熱収縮することが抑制される。よって、環状仕切部の内周面に配されたラビリンス部がロータ軸に接触して振動や騒音が発生する不具合、あるいはロータ軸が損傷する不具合を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、高圧側タービンと低圧側タービンとの間を仕切る環状仕切部が熱収縮することによる不具合を抑制した蒸気タービン設備、それを備えた船舶、および蒸気タービン設備の制御方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施形態の蒸気タービン設備を示す概略構成図である。
【図２】図１に示す高中圧蒸気タービンを示す縦断面図である。
【図３】図２に示す高中圧蒸気タービンのＡ−Ａ矢視断面図である。
【図４】図２に示す車室のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図５】第１実施形態の蒸気タービン設備が実行する動作を説明するフローチャートである。
【図６】第１実施形態の高中圧蒸気タービンについて、各部の温度の経過時間による変化とロータ軸の回転数の経過時間による変化とを示す図である。
【図７】第２実施形態の蒸気タービン設備を示す概略構成図である。
【図８】第２実施形態の蒸気タービン設備が実行する動作を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態に係る蒸気タービン設備について、図面を参照して説明する。
本実施形態に係る蒸気タービン設備１００は、ＬＮＧ船等の船舶の推進用に用いられる。船舶は、蒸気タービン設備１００と、蒸気タービン設備１００が発生する回転動力を減速して伝達する減速機（図示略）と、減速機を介して伝達される回転動力によって推進力を発生させる推進器であるプロペラ（図示略）とを備える。
【００２３】
図１および図２に示すように、本実施形態の蒸気タービン設備１００は、主ボイラ１０と、高中圧蒸気タービン２０と、再熱器３０と、低圧蒸気タービン４０と、後進用タービン５０と、復水器６０と、復水ポンプ７０と、制御部８０と、ロータ軸９０とを備える。
主ボイラ１０は、バーナ（図示略）から供給される燃料および酸化剤を火炉内で燃焼させ、その燃焼により発生する熱により高温（例えば、約５６０℃）の主蒸気（高圧蒸気）を生成する装置である。主ボイラ１０が生成した主蒸気は、主蒸気管１を介して高中圧蒸気タービン２０の主蒸気入口２０ａ（図２参照）へ供給される。
【００２４】
図１に示すように、主蒸気管１の流路上には、前進切換弁１ａと前進操縦弁１ｂとが設けられている。
前進切換弁１ａは、船舶を前進させる推力を得るために主ボイラ１０から高中圧蒸気タービン２０へ主蒸気を供給する際に開状態となる弁である。前進切換弁１ａは、船舶を停止させるには閉状態に切り換えられる。
前進操縦弁１ｂは、前進切換弁１ａが開状態である場合に主ボイラ１０から高中圧蒸気タービン２０へ供給される主蒸気の流量を制御するために開度が切り換えられる弁である。前進操縦弁１ｂは、船舶を後進させる場合には閉状態に切り替えられる。前進操縦弁１ｂの開度は、制御部８０によって制御される。
【００２５】
図２に示すように、高中圧蒸気タービン２０は、高圧蒸気タービン２１（高圧側蒸気タービン）と、中圧蒸気タービン２２（低圧側蒸気タービン）と、環状仕切部２３と、サーマルシールド環２４と、車室２５とを有する。
高圧蒸気タービン２１は、主ボイラ１０から主蒸気管１を介して供給される主蒸気によって回転させられる回転部材である。図２に示すように、高圧蒸気タービン２１は、軸線Ｘ方向に延びるロータ軸９０に、軸線Ｘ方向に沿って配置される複数段の動翼を取り付けたものである。
【００２６】
中圧蒸気タービン２２は、再熱器３０から再熱蒸気管３を介して供給される再熱蒸気（低圧蒸気）によって回転させられる回転部材である。図２に示すように、中圧蒸気タービン２２は、軸線Ｘ方向に延びるロータ軸９０に、軸線Ｘ方向に沿って配置される複数段の動翼が取り付けたものである。
【００２７】
再熱器３０は、高圧蒸気タービン２１から蒸気管２を介して排出される排気蒸気を加熱して再熱蒸気を生成し、再熱蒸気管３を介して中圧蒸気タービン２２へ供給する熱交換器ある。再熱器３０は、主ボイラ１０で発生する熱により排気蒸気を加熱して高温（例えば、５６０℃）の再熱蒸気を生成する。再熱蒸気管３の流路上には再熱蒸気止弁３ａが設けられている。
【００２８】
低圧蒸気タービン４０は、中圧蒸気タービン２２から蒸気管４を介して供給される排気蒸気によって回転させられる回転部材である。低圧蒸気タービン４０から排出される排気蒸気は、復水管５を介して復水器６０へ供給される。
【００２９】
後進用タービン５０は、主蒸気管１の途中から枝分かれした後進用主蒸気管６を介して供給される主蒸気によって回転させられる回転部材である。後進用タービン５０は、船舶が後進する際に用いられる。後進用タービンが有するロータ軸（図示略）と低圧蒸気タービン４０が有するロータ軸（図示略）とは、同一の軸線（図示略）上に配置される一体の回転軸となっている。この回転軸は、ロータ軸９０とは独立した別個の回転軸となっている。これら一対の回転軸は、それぞれ減速機に接続されている。一対の回転軸のそれぞれから出力される回転動力は、減速機を介してプロペラ（図示略）に伝達される。
【００３０】
後進用主蒸気管６の流路上には、後進中間弁６ａと後進操縦弁６ｂとが設けられている。
後進中間弁６ａは、船舶を後進させる推力を得るために主ボイラ１０から後進用タービン５０へ主蒸気を供給する際に開状態となる弁である。船舶が港湾を航行する場合または船舶を停止させる場合、後進中間弁６ａは開状態に切り換えられる。一方、船舶が外洋を航行する場合、後進中間弁６ａは閉状態に切り替えられる。
後進操縦弁６ｂは、後進中間弁６ａが開状態である場合に主ボイラ１０から後進用タービン５０へ供給される主蒸気の流量を制御するために開度が切り換えられる弁である。後進操縦弁６ｂの開度は、制御部８０によって制御される。
【００３１】
復水器６０は、低圧蒸気タービン４０から復水管５を介して供給される排気蒸気を凝縮して復水を生成する装置である。
復水ポンプ７０は、復水器６０で凝縮した復水を給水管８を介して主ボイラ１０へ供給する装置である。
【００３２】
制御部８０は、本実施形態の蒸気タービン設備１００の各部を制御する装置である。制御部８０は、主ボイラ１０のバーナ（図示略）へ供給する燃料および酸化剤の量を制御することにより、主ボイラ１０の出力を制御する。また、制御部８０は、前進操縦弁１ｂの開度，後進操縦弁６ｂの開度等、各種の弁の開度を調整する。このようにして、制御部８０は、高中圧蒸気タービン２０のロータ軸の回転数および低圧蒸気タービン４０のロータ軸の回転数を制御する。
【００３３】
次に、図２から図４を参照して、高中圧蒸気タービン２０の構造をより詳細に説明する。
図２に示すように、高中圧蒸気タービン２０は、環状仕切部２３とサーマルシールド環２４と車室２５とを有する。
高圧蒸気タービン２１と中圧蒸気タービン２２と環状仕切部２３とサーマルシールド環２４を軸線Ｘ回りに車室２５内に収容されている。環状仕切部２３およびサーマルシールド環２４の外周面は、車室２５の内周面に接触した状態で支持されている。
図３に示すように車室２５は、上車室２５ａと下車室２５ｂとを締結ボルトで締結した構造となっている。
【００３４】
環状仕切部２３は、車室２５に収容される高圧蒸気タービン２１と中圧蒸気タービン２２との間を仕切る部材である。環状仕切部２３は、ロータ軸９０の外周面と対向する内周面を有する。図２に示すように、この内周面には、ロータ軸９０の外周面との間に蒸気に対するシール領域を形成するための複数のシールリング２３ｂが設けられている。
【００３５】
環状仕切部２３の内部に形成されるノズル室２０ｂには、主蒸気入口２０ａから主蒸気が導かれる。ノズル室２０ｂに導かれた主蒸気は、高圧蒸気タービン２１の第１段静翼に導かれる。高圧蒸気タービン２１で主蒸気の高温高圧のエネルギーを回転動力に変化する仕事をした主蒸気は、排気蒸気となって主蒸気出口２０ｃから再熱器３０へ導かれる。
【００３６】
高中圧蒸気タービン２０に形成される再熱蒸気室２０ｄは、再熱器３０から再熱蒸気入口部２０ｅへ導かれた再熱蒸気を中圧蒸気タービン２２の第１段静翼へ供給する空間である。再熱蒸気室２０ｄは、軸線Ｘ回りに延びる円環状の空間となっている。再熱蒸気室２０ｄは、一部が環状仕切部２３の外周面によって形成され、他の一部がサーマルシールド環２４の内周面によって形成されている。
【００３７】
高中圧蒸気タービン２０は、環状仕切部２３の外周面と車室２５の内周面により挟まれた空間Ｓ１（高圧蒸気タービン２１の第一段落動翼後と連通している空間）を有する。なお、空間Ｓ１はノズル室２０ｂおよび再熱蒸気室２０ｄとは連通していない。高圧蒸気タービン２１の第一段落動翼後と連通している空間Ｓ１と再熱蒸気室２０ｄとの間には複数のシールリング２３ｂによって形成されるシール領域が存在している。また、空間Ｓ１とノズル室２０ｂ後の高圧蒸気タービン２１における第一段落初段ノズル出口の間にも、シール領域が設けられている。
【００３８】
このように、空間Ｓ１は再熱蒸気室２０ｄに流入する再熱蒸気の温度変化を直接的には受けない空間となっている。同様に、空間Ｓ１はノズル室２０ｂに流入する主蒸気の温度変化を直接的には受けない空間となっている。また、環状仕切部２３の外周面の一部が再熱蒸気室２０ｄを形成しているため、環状仕切部２３の温度は再熱蒸気室２０ｄに流入する媒体の温度によって変化する。したがって、環状仕切部２３の温度が変化した場合には、空間Ｓ１の温度もその影響を受けて変化する。
【００３９】
本実施形態では、再熱蒸気室２０ｄに流入する媒体の温度によって変化する環状仕切部２３の温度を推定するために、高中圧蒸気タービン２０に空間Ｓ１の温度を計測する温度センサ２３ｃ（第１温度計測部）を設けた。温度センサ２３ｃは、環状仕切部２３の温度を直接的に計測するものではなく、空間Ｓ１の温度を計測することによって環状仕切部２３の温度変化を間接的に計測するものである。温度センサ２３ｃが計測した温度は、信号線（図示略）を介して制御部８０に伝達される。
【００４０】
図３に示すように、温度センサ２３ｃの先端は環状仕切部２３に接触しない位置に配置されている。温度センサ２３ｃの先端と環状仕切部２３との間には、環状仕切部２３に熱変形が生じたとしても、これらが接触しない程度の間隔が設けられている。また、温度センサ２３ｃの先端には、温度を計測するための熱電対（図示略）が設けられている。温度センサ２３ｃの先端と環状仕切部２３との間に適切な間隔が設けられているため、環状仕切部２３の熱変形によって温度センサ２３ｃが固定された位置が変化することや、熱電対による温度計測が不能となることはない。
【００４１】
図３に示すように、空間Ｓ１の一部を形成する車室２５には、空間Ｓ１に滞留したドレン水を復水器６０へ導くドレン管（図示略）が設けられている。
図２に示すように、サーマルシールド環２４は再熱蒸気室２０ｄの一部を構成する筒状の部材である。サーマルシールド環２４は、車室２５が高温（例えば、５６０℃）の再熱蒸気と直接的に接触することを防止する。車室２５が高温の再熱蒸気により加熱されないため、車室２５の寿命を延ばしたり、高温域でのクリープ強度を確保することができる。
【００４２】
サーマルシールド環２４の外周面とそれに対向する車室２５の内周面との間には、空間Ｓ２が形成される。空間Ｓ２には、高圧蒸気タービン２１から排出される排気蒸気が一部抽気されて導かれるようになっている。高圧蒸気タービン２１から排出される排気蒸気は、再熱蒸気よりも低温（例えば、３７０℃）である。そのため、車室２５は、高圧蒸気タービン２１から排出される排気蒸気によって、再熱蒸気の熱から保護される。
【００４３】
次に図３および図４を参照して高中圧蒸気タービン２０が備える温度センサについて説明する。
本実施形態の高中圧蒸気タービン２０は、温度センサ２３ｃと、温度センサ２６ａと、温度センサ２６ｂと、温度センサ２７ａと、温度センサ２７ｂと、温度センサ２８ａと、温度センサ２８ｂと、温度センサ２９ａと、温度センサ２９ｂとを備える。
【００４４】
温度センサ２６ａ，２７ａ，２８ａ，２９ａは、それぞれ車室２５の内周面近傍の温度を計測するセンサである。温度センサ２６ａ，２７ａ，２８ａ，２９ａが計測した温度は、それぞれ信号線（図示略）を介して制御部８０に伝達される。
図４に示すように、温度センサ２６ａ，２７ａ，２８ａ，２９ａは、その先端が車室２５の内周面の近傍に位置するように車室２５の壁面に埋め込まれている。温度センサ２６ａ，２７ａ，２８ａ，２９ａの温度計測素子は先端部に配置される。そのため、温度センサ２６ａ，２７ａ，２８ａ，２９ａが検出する温度は、車室２５の内周面に近い温度となる。
【００４５】
温度センサ２６ｂ，２７ｂ，２８ｂ，２９ｂは、それぞれ車室２５の外周面近傍の温度を計測するセンサである。温度センサ２６ｂ，２７ｂ，２８ｂ，２９ｂが計測した温度は、それぞれ信号線（図示略）を介して制御部８０に伝達される。
図４に示すように、温度センサ２６ｂ，２７ｂ，２８ｂ，２９ｂは、その先端が車室２５の外周面の近傍に位置するように配置されている。温度センサ２６ｂ，２７ｂ，２８ｂ，２９ｂの温度計測素子は先端部に配置される。そのため、温度センサ２６ｂ，２７ｂ，２８ｂ，２９ｂが検出する温度は、車室２５の外周面に近い温度となる。
【００４６】
図４に示すように、温度センサ２６ａ，２７ａ，２８ａ，２９ａが配置される軸線Ｘ上の位置は、それぞれ異なった位置となっている。また、温度センサ２６ｂ，２７ｂ，２８ｂ，２９ｂが配置される軸線Ｘ上の位置は、それぞれ異なった位置となっている。
温度センサ２６ａが配置される軸線Ｘ上の位置と温度センサ２３ｃが配置される軸線Ｘ上の位置は、位置Ｐで一致している。
なお、温度センサ２６ａが配置される軸線Ｘ上の位置と温度センサ２３ｃが配置される軸線Ｘ上の位置は、位置Ｐで一致しているのが望ましいが、車室２５の内周面温度に誤差がでない程度にほぼ一致していればよい。
【００４７】
次に、本実施形態の蒸気タービン設備１００が実行する動作について図５に示すフローチャートを用いて説明する。図５に示すフローチャートにおける各処理は、制御部８０が記憶部（図示略）から制御プログラムを読み出すことにより実行される。
【００４８】
ステップＳ５０１で制御部８０は、蒸気タービン設備１００の起動が完了しているかどうかを判断し、起動が完了していればステップＳ５０２に処理を進める。制御部８０は、蒸気タービン設備１００の起動が完了していない場合、本フローチャートの処理を一端終了し、再び本フローチャートの処理を開始する。
【００４９】
ステップＳ５０２で制御部８０は、温度センサ２３ｃを用いて空間Ｓ１の温度Ｔｎを計測する。温度センサ２３ｃは温度計測素子を図２，３に示す空間Ｓ１に配置したものであるが、空間Ｓ１が環状仕切部２３の外周面に接している。また、空間Ｓ１は再熱蒸気室２０ｄおよびノズル室２０ｂと直接的には連通しない空間となっている。そのため、温度センサ２３ｃが計測する温度Ｔｎは、環状仕切部２３の温度と厳密には一致しないものの実質的に同一の温度として取り扱うことができる。
【００５０】
ステップＳ５０３で制御部８０は、温度センサ２６ａを用いて車室２５のうち環状仕切部２３を収容する部分の内周面の温度Ｔｃｉを計測する。図３に示すように、温度センサ２６ａが温度Ｔｃｉを検出する車室２５の内周面は、空間Ｓ１と接する位置となっている。また、温度センサ２３ｃと温度センサ２６ａが配置される位置は、軸線Ｘ上の位置Ｐで一致している。そのため、同じ軸線位置Ｐでの環状仕切部２３の温度変化と車室２５の温度とが検出できるようになっている。
通常、高温蒸気に直接触れる環状仕切部２３の温度が最も高く、次に高い温度が環状仕切部２３と車室２５に挟まれた空間Ｓ１の温度Ｔｎであり、外周部が外気に触れている車室２５の温度Ｔｃｉが最も低くなる。
【００５１】
ステップＳ５０４で制御部８０は、環状仕切部２３の温度変化の影響を受ける空間Ｓ１の温度Ｔｎが車室２５の内周面の温度Ｔｃｉから閾値温度αを減算した温度より低いかどうかを判断する。制御部８０は、Ｔｎ＜Ｔｃｉ−αを満たすと判断した場合はステップＳ５０５へ処理を進め、そうでなければステップＳ５０６へ処理を進める。
【００５２】
ステップＳ５０４で制御部８０がＹＥＳと判断する場合、環状仕切部２３の温度変化の影響を受ける空間Ｓ１の温度Ｔｎが車室２５の内周面の温度Ｔｃｉよりも低く、かつその温度差が閾値温度αより大きくなっている。車室２５の内部は、通常の状態であれば内部から外部に向かって徐々に温度が低下する温度勾配を示す。そのため、通常の状態であれば、環状仕切部２３の温度変化の影響を受ける空間Ｓ１の温度Ｔｎが車室２５の内周面の温度Ｔｃｉよりも高くなる。
したがって、ステップＳ５０４で制御部８０がＹＥＳと判断する場合、再熱蒸気室２０ｄに何らかの要因で低温の媒体が流入し、低温の媒体によって環状仕切部２３が冷却される状態となっているものと判断できる。
【００５３】
ステップＳ５０４において、閾値温度αの値を０以上の任意の値を設定することができるが、例えば、１０℃以上かつ２０℃以下の任意の値を設定するのが望ましい。
また、ステップＳ５０４で制御部８０はＴｎ＜Ｔｃｉ−αを満たすと判断した場合にステップＳ５０５へ処理を進めるものとしたが、他の態様であってもよい。例えば、制御部８０は、継続時間β（例えば、５分以上の任意の時間）を設定し、Ｔｎ＜Ｔｃｉ−αを満たす状態が継続時間βに渡って継続した場合に、ステップＳ５０５へ処理を進めるようにしてもよい。
【００５４】
この場合、継続時間βに渡ってステップＳ５０２，Ｓ５０３，Ｓ５０４の処理が継続的に実行され、継続時間βに渡ってステップＳ５０４の判断がＹＥＳのままであった場合にステップＳ５０５へ処理が進む。このように継続時間βを設けることにより、何らかの突発的な要因でＴｎ＜Ｔｃｉ−αの条件が満たされたとしても、即座に高圧蒸気タービン２１および中圧蒸気タービン２２の回転数を低下させることのないようにすることができる。
【００５５】
ステップＳ５０５で制御部８０は、前進操縦弁１ｂの開度を絞ることにより、高圧蒸気タービン２１および中圧蒸気タービン２２の出力・回転数を低下させるよう制御する。高圧蒸気タービン２１および中圧蒸気タービン２２の出力・回転数を低下させているのは、主蒸気の流量を低下させることにより環状仕切部２３とロータ軸９０との温度差の発生を抑制するためである。これらの温度差の発生を抑制することにより、低温の媒体の再熱蒸気室２０ｄへの流入によって熱収縮する環状仕切部２３のシールリング２３ｂがロータ軸９０の外周面に接触する不具合を抑制することができる。制御部８０は、ステップＳ５０５の処理を実行した後にステップＳ５０７に処理を進める。
【００５６】
ステップＳ５０６で制御部８０は、環状仕切部２３の温度変化の影響を受ける空間Ｓ１の温度Ｔｎが車室２５の内周面の温度Ｔｃｉよりも高い通常状態であることから、通常動作を実行する。通常動作とは、蒸気タービン設備１００が予め定めた目標負荷で運転されるように、前進操縦弁１ｂの開度を適宜に制御する動作である。制御部８０は、通常動作を実行した後に再びステップＳ５０２に処理を進める。
【００５７】
ステップＳ５０７で制御部８０は、温度センサ２３ｃを用いて環状仕切部２３の温度変化の影響を受ける空間Ｓ１の温度Ｔｎを計測する。また、ステップＳ５０８で制御部８０は、温度センサ２６ａを用いて車室２５のうち環状仕切部２３を収容する部分の内周面の温度Ｔｃｉを計測する。
【００５８】
ステップＳ５０９で制御部８０は、環状仕切部２３の温度変化の影響を受ける空間Ｓ１の温度Ｔｎが車室２５の内周面の温度Ｔｃｉから閾値温度αを減算した温度より高いかどうかを判断する。制御部８０は、Ｔｎ＞Ｔｃｉ−αを満たすと判断した場合はステップＳ５１０へ処理を進め、そうでなければ再びステップＳ５０５の処理を実行する。
【００５９】
以上のステップＳ５０９で制御部８０はＴｎ＞Ｔｃｉ−αを満たすと判断した場合にステップＳ５１０へ処理を進めるものとしたが、他の態様であってもよい。例えば、制御部８０は、継続時間γ（例えば、５分以上の任意の時間）を設定し、Ｔｎ＜Ｔｃｉ−αを満たす状態が継続時間γに渡って継続した場合に、ステップＳ５１０へ処理を進めるようにしてもよい。
【００６０】
この場合、継続時間γに渡ってステップＳ５０７，Ｓ５０８，Ｓ５０９の処理が継続的に実行され、継続時間γに渡ってステップＳ５０９の判断がＹＥＳのままであった場合にステップＳ５１０へ処理が進む。このように継続時間γを設けることにより、何らかの突発的な要因でＴｎ＞Ｔｃｉ−αの条件が満たされたとしても、即座に高圧蒸気タービン２１および中圧蒸気タービン２２の出力・回転数を増加させることのないようにすることができる。なお、前述した継続時間βと継続時間γとは、同じ値に設定するようにしてもよい。
【００６１】
ステップＳ５１０で制御部８０は、前進操縦弁１ｂの開度を大きくすることにより、高圧蒸気タービン２１および中圧蒸気タービン２２の出力・回転数を増加させるよう制御する。高圧蒸気タービン２１および中圧蒸気タービン２２の出力・回転数を増加させているのは、低温の媒体の再熱蒸気室２０ｄへの流入による環状仕切部２３の熱収縮が解消されためである。制御部８０は、ステップＳ５１０の処理を実行した後にステップＳ５０２に処理を進める。
【００６２】
次に、本実施形態の蒸気タービン設備１００について、各部の温度の経過時間による変化およびロータ軸の回転数の経過時間による変化を図６を参照して説明する。
図６に示すように、再熱蒸気室２０ｄに供給される再熱蒸気の温度Ｔｒは経過時間が０分の時点では約５５０℃となっている。一方、温度Ｔｒは、経過時間が２０分を経過してから低下し、経過時間が１５０分から２００分となる期間では約３４０℃となる。これは、何らかの要因で再熱蒸気室２０ｄに低温の媒体が流入していることを示す。
【００６３】
図６に示すように、環状仕切部２３の温度変化の影響を受ける空間Ｓ１の温度Ｔｎは、経過時間が０分の時点では約４８０℃となっている。また、車室２５の内周面の温度Ｔｃｉは、経過時間が０分の時点では約４５０℃となっている。このように、経過時間が０分の時点では、環状仕切部２３の温度変化の影響を受ける空間Ｓ１の温度Ｔｎが車室２５の内周面の温度Ｔｃｉより高い通常運転時の温度状態となっている。
【００６４】
一方、温度Ｔｎと温度Ｔｃｉは、経過時間が２０分を経過してから低下し、経過時間が約８０分の時点で温度Ｔｎが温度Ｔｃｉを下回る。温度Ｔｎの温度低下の勾配が大きいのは、再熱蒸気室２０ｄの一部を形成する環状仕切部２３の方が、再熱蒸気室２０ｄに流入する低温の媒体の温度による影響を強く受けるからである。
温度Ｔｎと温度Ｔｃｉの差分は経過時間が約８０分を超えてから徐々に拡大し、経過時間が約１３０分となったときに温度Ｔｎと温度Ｔｃｉの差分が２０℃を上回る。
【００６５】
前述した図５のステップＳ５０４の処理において、閾値温度αを２０℃に設定しているものとする。この場合、制御部８０は、経過時間が約１３０分となって温度Ｔｎと温度Ｔｃｉの差分が２０℃を上回ると、ステップＳ５０４でＹＥＳと判断し、ステップＳ５０５の処理を実行する。これにより、図６に示すロータ軸の回転数Ｒが低下する。ここで、ロータ軸の回転数Ｒとは、ロータ軸９０の回転数である。
【００６６】
図６に示す例で、温度Ｔｒは、経過時間が２００分を経過してから増加し、経過時間が３４０分となると再び約５５０℃となる。これは、何らかの要因で再熱蒸気室２０ｄに流入していた低温の媒体の影響が解消されたことを示す。
温度Ｔｒの増加に伴って、温度Ｔｎと温度Ｔｃｉは、経過時間が２００分を経過してから増加し、経過時間が約２７０分の時点で温度Ｔｎが温度Ｔｃｉを上回る。
【００６７】
制御部８０は、経過時間が約２６０分となって温度Ｔｎと温度Ｔｃｉの差分が２０℃を下回ると、ステップＳ５０９でＹＥＳと判断し、ステップＳ５１０の処理を実行する。これにより、図６に示すロータ軸の回転数Ｒが増加する。
このように、本実施形態の蒸気タービン設備１００は、再熱蒸気室２０ｄに低温の媒体が流入して環状仕切部２３が熱収縮しシールリング２３ｂにより形成されるラビリンス部とロータ軸９０との接触異常が発生する前にロータ軸９０の回転数Ｒを低下させる。これにより、熱収縮した環状仕切部２３の内周面に取り付けられるシールリング２３ｂがロータ軸９０に接触する不具合を抑制し、あるいは接触に起因する振動や騒音の大きさを抑制することができる。
【００６８】
以上説明した本実施形態の蒸気タービン設備１００が奏する作用および効果について説明する。
本実施形態の蒸気タービン設備１００は、高圧蒸気タービン２１と中圧蒸気タービン２２との間を仕切る環状仕切部２３が再熱蒸気室２０ｄの一部を形成している。そのため、再熱器３０から再熱蒸気が供給される再熱蒸気管３に何らかの要因で低温の媒体が存在し、この媒体が中圧蒸気タービン２２に流入すると再熱蒸気室２０ｄの一部を形成する環状仕切部２３が冷却される。
【００６９】
本実施形態の蒸気タービン設備１００によれば、温度センサ２３ｃが計測する環状仕切部２３の温度変化の影響を受ける空間Ｓ１の温度ＴｎがＴｃｉ−αを下回る場合、制御部８０が高圧蒸気タービン２１および中圧蒸気タービン２２の出力・回転数を低下させるよう制御する。そのため、低温の媒体の流入によって環状仕切部２３が不意に熱収縮する場合であっても、環状仕切部２３の内周面がロータ軸９０に接触して振動や騒音が発生し、あるいはロータ軸が損傷する不具合を未然に抑制することができる。
【００７０】
本実施形態の蒸気タービン設備１００において、制御部８０は、温度センサ２３ｃが計測する温度変化の影響を受ける空間Ｓ１の温度ＴｎがＴｃｉ−αを下回る状態が継続時間βに渡って継続した場合に高圧蒸気タービン２１および中圧蒸気タービン２２の出力・回転数を低下させるよう制御するようにしてもよい。
このようにすることで、温度センサ２３ｃが計測する温度ＴｎがＴｃｉ−αを下回る状態が継続時間βに渡って継続し、環状仕切部２３が熱収縮している可能性が極めて高い場合に、高圧蒸気タービン２１および中圧蒸気タービン２２の出力・回転数を低下させることができる。
【００７１】
本実施形態の蒸気タービン設備１００において、温度センサ２３ｃは、環状仕切部２３の外周面と車室２５の内周面により挟まれた空間Ｓ１であって再熱蒸気室２０ｄと連通していない空間Ｓ１の温度を計測する。
このようにすることで、熱収縮により変形する環状仕切部２３に温度センサ２３ｃを直接接触させることなく、環状仕切部２３の温度変化を計測することができる。そのため、環状仕切部２３の熱収縮により温度センサ２３ｃが破損する不具合を抑制することができる。また、再熱蒸気室２０ｄに流入する媒体による温度変化を直接的に受けないように、環状仕切部２３の温度変化の影響を受ける空間Ｓ１の温度Ｔｎを計測することができる。そのため、再熱蒸気室２０ｄに流入する再熱蒸気の温度が環状仕切部２３を熱収縮させない範囲で変化する場合には、蒸気タービン設備１００の運転状態（例えば、タービンの回転数）を変化させずに維持することができる。
【００７２】
〔第２実施形態〕
次に本発明の第２実施形態について図７および図８を用いて説明する。
第２実施形態は第１実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き、第１実施形態と同様であるものとする。
第１実施形態の蒸気タービン設備１００は、温度センサ２３ｃが計測する温度ＴｎがＴｎ＜Ｔｃｉ−αとなる場合に高圧蒸気タービン２１および中圧蒸気タービン２２の出力・回転数を低下させるものであった。
それに対して第２実施形態の蒸気タービン設備１００’は、温度センサ２３ｃが計測する温度ＴｎがＴｎ＜Ｔｃｉ−αとなる場合に再熱蒸気管３に加熱用の蒸気を供給するものである。
【００７３】
図７に示すように、本実施形態の蒸気タービン設備１００’は、再熱蒸気暖管弁１ｃを備える。再熱蒸気暖管弁１ｃは、図示しない低圧高温蒸気源から再熱蒸気管３へ暖管用として蒸気を供給するか否かを切り換える弁である。再熱蒸気暖管弁１ｃを介して再熱蒸気管３へ供給される蒸気の温度は、例えば３５０℃以上かつ５００℃以下の温度となっている。
【００７４】
次に、本実施形態の蒸気タービン設備１００’が実行する動作について図８に示すフローチャートを用いて説明する。図８に示すフローチャートにおける各処理は、制御部８０が記憶部（図示略）から制御プログラムを読み出すことにより実行される。
なお、図８に示すステップＳ８０１〜Ｓ８０４，Ｓ８０６〜Ｓ８０９の処理は、第１実施形態の図５に示すステップＳ５０１〜Ｓ５０４，Ｓ５０６〜Ｓ５０９の処理と同様であるので、以下での説明を省略する。以下では、図８に示すステップＳ８０５およびステップＳ８１０の処理について説明する。
【００７５】
ステップＳ８０５で制御部８０は、再熱蒸気暖管弁１ｃに制御信号を伝達し、再熱蒸気暖管弁１ｃに開信号を発信する。再熱蒸気暖管弁１ｃを開状態としているのは、低温の媒体の再熱蒸気室２０ｄへの流入によって熱収縮する環状仕切部２３のシールリング２３ｂがロータ軸９０の外周面に接触する不具合を抑制するためである。再熱蒸気暖管弁１ｃを開状態とすることにより、図示しない低圧高温蒸気源から再熱蒸気管３へ蒸気が流入する。これにより、再熱蒸気管３を介して高温の蒸気が再熱蒸気室２０ｄへの流入し、環状仕切部２３が熱収縮することが抑制される。制御部８０は、ステップＳ８０５の処理を実行した後にステップＳ８０７に処理を進める。
【００７６】
ステップＳ８１０で制御部８０は、再熱蒸気暖管弁１ｃに制御信号を伝達し、再熱蒸気暖管弁１ｃを閉状態とする。再熱蒸気暖管弁１ｃを閉状態としているのは、低温の媒体の再熱蒸気室２０ｄへの流入による環状仕切部２３の熱収縮が解消されためである。制御部８０は、ステップＳ８１０の処理を実行した後にステップＳ８０２に処理を進める。
【００７７】
以上説明した本実施形態の蒸気タービン設備１００’によれば、温度センサ２３ｃが計測する環状仕切部２３の温度変化の影響を受ける空間Ｓ１の温度ＴｎがＴｃｉ−αを下回る場合、制御部８０が再熱蒸気暖管弁１ｃに制御信号を伝達し、再熱蒸気暖管弁１ｃを開状態とする。
そのため、低温の媒体の流入によって環状仕切部２３が熱収縮しシールリング２３ｂにより形成されるラビリンス部とロータ軸９０との接触異常が発生する前に、環状仕切部２３の内周面がロータ軸９０に接触して振動や騒音が発生し、あるいはロータ軸９０が損傷する不具合を抑制することができる。
【００７８】
本実施形態の蒸気タービン設備１００において、制御部８０は、温度センサ２３ｃが計測する温度ＴｎがＴｃｉ−αを下回る状態が継続時間βに渡って継続した場合に制御部８０が再熱蒸気暖管弁１ｃに制御信号を伝達し、再熱蒸気暖管弁１ｃに開信号を発信するようにしてもよい。
このようにすることで、温度センサ２３ｃが計測する温度ＴｎがＴｃｉ−αを下回る状態が継続時間βに渡って継続し、環状仕切部２３が熱収縮すること可能性が極めて高い場合に、再熱蒸気暖管弁１ｃを開状態とすることができる。
【００７９】
〔他の実施形態〕
上記の説明において、温度センサ２３ｃは、環状仕切部２３の温度として、環状仕切部２３の外周面と車室２５により挟まれた空間Ｓ１の温度を計測するものであったが、他の態様であってもよい。
例えば、温度センサ２３ｃの温度計測素子を環状仕切部２３の外周面に接触させ、環状仕切部２３の外周面の温度を直接的に計測するようにしてもよい。この場合、環状仕切部２３の熱収縮を考慮し、環状仕切部２３の外周面に対する温度計測素子の相対位置を一定に保つ機構を設けるのが望ましい。
【符号の説明】
【００８０】
１      主蒸気管
１ａ    前進切換弁
１ｂ    前進操縦弁
１ｃ    再熱蒸気暖管弁
２      蒸気管
３      再熱蒸気管
４      蒸気管
５      復水管
６      後進用主蒸気管
６ａ    後進中間弁
６ｂ    後進操縦弁
８      給水管
１０    主ボイラ
２０    中高圧蒸気タービン
２０ａ  主蒸気入口
２０ｂ  ノズル室
２０ｃ  主蒸気出口
２０ｄ  再熱蒸気室（低圧蒸気室）
２０ｅ  再熱蒸気入口部
２１    高圧蒸気タービン（高圧側タービン）
２２    中圧蒸気タービン（低圧側タービン）
２３    環状仕切部
２３ｂ  シールリング
２３ｃ  温度センサ（第１温度計測部）
２４    サーマルシールド環
２５    車室
２６ａ  温度センサ（第２温度計測部）
２６ｂ  温度センサ
３０    再熱器
４０    低圧蒸気タービン
５０    後進用タービン
６０    復水器
７０    復水ポンプ
８０    制御部
９０    ロータ軸
１００，１００’  蒸気タービン設備
Ｓ１，Ｓ２  空間
Ｘ      軸線
【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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