(57)【要約】【課題】蒸気タービンの連続パージシステムを提供すること。【解決手段】本出願は、蒸気タービンと共に使用する連続パージシステムを提供する。連続パージシステムは、蒸気タービンの周りに位置付けられた１以上の圧力センサと、１以上の圧力センサと連通した１以上の圧力ラインと、臨界流ノズルシステムとを含むことができる。臨界流ノズルシステムは、１以上の圧力ラインと連通した１以上の臨界流ノズルを含むことができる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気タービンと共に使用する連続パージシステムであって、
前記蒸気タービンの周りに位置付けられた１以上の圧力センサと、
前記１以上の圧力センサと連通した１以上の圧力ラインと、
前記１以上の圧力ラインと連通した１以上の臨界流ノズルを有する臨界流ノズルシステムと
を備える、連続パージシステム。
【請求項２】
前記１以上の圧力ラインと連通したパージ及び測定システムを更に備える、請求項１に記載の連続パージシステム。
【請求項３】
前記パージ及び測定システムが、前記１以上の圧力ラインと連通したパージ空気の流れを有するパージ供給源を含む、請求項２に記載の連続パージシステム。
【請求項４】
前記パージ及び測定システムが、キャビネットを含む、請求項２に記載の連続パージシステム。
【請求項５】
前記１以上の圧力ラインと連通した１以上の圧力トランスデューサを更に備える、請求項１に記載の連続パージシステム。
【請求項６】
前記１以上の臨界流ノズルが、内部にオリフィスを含む、請求項１に記載の連続パージシステム。
【請求項７】
前記オリフィスが、約２〜約１０ミクロンの直径を有する、請求項６に記載の連続パージシステム。
【請求項８】
前記臨界流ノズルシステムが、前記１以上の臨界流ノズル及び前記１以上の圧力ラインと連通した１以上のノズルラインを含む、請求項１に記載の連続パージシステム。
【請求項９】
前記１以上のノズルライン及び前記１以上の圧力ラインがＴジョイントで合流する、請求項８に記載の連続パージシステム。
【請求項１０】
前記１以上のノズルラインが、流量制御バルブを含む、請求項８に記載の連続パージシステム。
【請求項１１】
前記臨界流ノズルシステムが、前記１以上の臨界流ノズルと連通した連続パージ空気の流れを有する連続パージ供給源を含む、請求項１に記載の連続パージシステム。
【請求項１２】
前記臨界流ノズルシステムが、内部に前記１以上の臨界流ノズルを有するノズルブロックを含む、請求項１に記載の連続パージシステム。
【請求項１３】
前記１以上の圧力ラインが、前記蒸気タービンの複数の段の周りに位置付けられる、請求項１に記載の連続パージシステム。
【請求項１４】
蒸気タービンの周りに位置付けられた複数の圧力ライン及び圧力センサへの水の浸入を防ぐ方法であって、
パージ空気の供給源で前記圧力ラインをパージするステップと、
パージ空気の供給源を停止するステップと、
前記圧力センサにより前記蒸気タービン内の圧力を測定するステップと、
前記測定ステップが行われている間、連続するパージ空気流を流すステップと
を含む、方法。
【請求項１５】
前記パージ空気流を流すステップが、臨界流ノズルを通って前記パージ空気流を流すステップを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
蒸気タービンと共に使用する連続パージシステムであって、
前記蒸気タービンの周りに位置付けられた複数の圧力センサと、
前記複数の圧力センサと連通した複数の圧力ラインと、
連続したパージ空気の流れ及び前記複数の圧力ラインと連通した複数の臨界流ノズルと
を備える、連続パージシステム。
【請求項１７】
前記複数の圧力センサが、複数の圧力トランスデューサと連通している、請求項１６に記載の連続パージシステム。
【請求項１８】
前記複数の臨界流ノズルが各々、内部にオリフィスを含む、請求項１６に記載の連続パージシステム。
【請求項１９】
前記オリフィスが、約２〜約１０ミクロンの直径を有する、請求項１８に記載の連続パージシステム。
【請求項２０】
前記複数の臨界流ノズルが複数のノズルラインと連通し、該複数のノズルラインは前記複数の圧力ラインと連通している、請求項１６に記載の連続パージシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願及び結果として得られる特許は、全体的に、蒸気タービンなどのターボ機械に関し、より詳細には、蒸気タービン及び同様のものの周りに位置付けられた圧力センサラインに水が浸入しないようにするための連続パージシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
負荷状態で作動している蒸気タービンの種々の段で圧力を測定することにより、圧力損失を求めることができる。これらの圧力損失は、タービン効率を決定付け、圧縮機のブレード先端浸食を示し、及び／又は他のタイプの動作パラメータに関連付けることができる。このような場合、複数の圧力センサは、蒸気タービンの段の周りに位置付けられ、オペレータに十分なフィードバックを提供して、これに応じた応答を行うことができる。
【０００３】
しかしながら、蒸気は水に復水され、圧力センサに関連する圧力ライン内に収集される場合がある。蒸気は、圧力振動、ライン内での漏洩、及び／又は他の原因に起因した管開口での蒸気及び空気の拡散によりライン内に流入する可能性がある。圧力ラインにおける水は、不正確な圧力測定値を生じる場合がある。そのため、パージ空気を用いて圧力ラインからパージすることができる。このようなパージ処理は、多大な時間を要し、大量の空気流を必要とする可能性がある。しかしながら、過剰な空気量の使用は、復水器の作動を不安定にする可能性がある。更に、パージ空気は、圧力測定中及び割り当て整定時間の間に遮断しなければならない。
【０００４】
従って、蒸気タービン及び同様のものなどのターボ機械と共に使用するための空気パージシステムの改善に対する要求がある。このような空気パージシステムの改善は、圧力センサに対して長期間にわたって蒸気タービンの圧力ラインを水のない状態に十分に維持し、正確な圧力測定を繰り返し行うことができるようにする。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】SCANIVALVE CORP., Title: Steam Turbine Performance Measurement, Application Note 6, Pgs. 1 - 3.
【発明の概要】
【０００６】
本出願及び結果として得られる特許は、蒸気タービンと共に使用する連続パージシステムを提供する。連続パージシステムは、蒸気タービンの周りに位置付けられた１以上の圧力センサと、１以上の圧力センサと連通した１以上の圧力ラインと、臨界流ノズルシステムとを含むことができる。臨界流ノズルシステムは、１以上の圧力ラインと連通した１以上の臨界流ノズルを含むことができる。
【０００７】
本出願及び結果として得られる特許は更に、蒸気タービンの周りに位置付けられた複数の圧力ライン及び圧力センサへの水の浸入を防ぐ方法を提供する。本方法は、パージ空気の供給源で圧力ラインをパージするステップと、パージ空気の供給源を停止するステップと、圧力センサにより蒸気タービン内の圧力を測定するステップと、測定ステップが行われている間、連続するパージ空気流を流すステップとを含むことができる。パージ空気流を流すステップが、臨界流ノズルを通ってパージ空気流を流すステップを含むことができる。
【０００８】
本出願及び結果として得られる特許は更に、蒸気タービンと共に使用する連続パージシステムを提供する。連続パージシステムは、蒸気タービンの周りに位置付けられた複数の圧力センサと、複数の臨界流ノズルとを含むことができる。圧力センサは、圧力ラインと連通することができる。臨界流ノズルは、連続したパージ空気の流れ及び圧力ラインと連通することができる。
【０００９】
本出願のこれら及び他の特徴並びに改善点は、図面及び請求項を参照しながら以下の好ましい実施形態の詳細な説明を精査することによって当業者には明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】蒸気タービンの概略図。
【図２】本明細書で説明することができる連続パージシステムの概略図。
【図３】連続パージシステムと共に用いることができる臨界流ノズルの概略図。
【図４】本明細書で説明することができる連続パージシステムの代替の実施形態の概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、幾つかの図全体を通して様々な参照符号が同様の要素を表す図面を参照すると、図１は、蒸気タービン１０の１つの実施例の概略図である。蒸気タービン１０は、第１のセクション１５及び第２のセクション２０を含むことができる。セクション１５、２０は、高圧セクション、中圧セクション、及び／又は低圧セクションとすることができる。セクション１５、２０の各々は、複数の段を有することができる。外側シェル又はケーシング２５は、上側及び下側半セクション３０、３５にそれぞれ軸方向に分割することができる。ロータ４０は、ケーシング２５を通って延びることができ、複数のジャーナル軸受４５により支持することができる。複数のシール５０もまた、端部及びその他の周りにロータ４０を囲むことができる。中央セクション５５は、１以上の蒸気入口６０を含むことができる。流れスプリッタ６５は、セクション１５、２０間を延びて、蒸気７０の流入流れを分割するようにすることができる。
【００１２】
使用時には、蒸気７０の流れは、蒸気入口６０を通過してセクション１５、２０に流入して、段毎に蒸気から機械的仕事を抽出し、ロータ４０を回転させることができる。次いで、蒸気７０の流れは、セクション１５、２０から流出して更なる処理及び同様のものを行うようにすることができる。本明細書で記載される蒸気タービン１０は、例示の目的のものに過ぎない。その他の又は異なる多くの構成及び多くの構成要素を備えた蒸気タービン及び／又は他のタイプのターボ機械もまた、本明細書で使用することができる。
【００１３】
図２は、本明細書で説明することができる連続パージシステム１００の１つの実施例を示す。連続パージシステム１００は、蒸気タービン１１０と共に用いることができる。蒸気タービン１１０は、上述の蒸気タービン１０と同様とすることができ、及び／又は他のタイプのターボ機械及び同様のものを含むことができる。あらゆるタイプの蒸気タービン１１０を本明細書で使用することができる。また、本明細書において複数の蒸気タービン１１０を異なる構成で用いることができる。
【００１４】
連続パージシステム１００は、蒸気タービン１１０と通信状態にあるパージ及び測定システム１２０を含むことができる。パージ及び測定システム１２０は、様々な位置で圧力を測定するため蒸気タービン１１０の周りに位置付けられた複数の圧力センサ１３０を含むことができる。圧力センサ１３０は、ピエゾ抵抗センサ及び同様のものとすることができる。他のタイプのセンサを本明細書で使用してもよい。圧力センサ１３０は、複数の圧力ライン１４０により接続することができる。圧力ライン１４０は、あらゆる長さ又は直径からなる、あらゆるタイプの標準空気配管及び同様のものとすることができる。
【００１５】
圧力ライン１４０は、１以上のパージ及び測定キャビネット１５０に通じることができる。パージ及び測定キャビネット１５０は、あらゆるサイズ、形状、又は構成のものとすることができる。パージ及び測定キャビネット１５０は、圧力センサ１３０と連通した１以上の圧力トランスデューサ１６０を含むことができる。本明細書では他のタイプの測定システムを用いることもできる。パージ及び測定キャビネット１５０はまた、パージ供給源１７０と連通することができる。パージ供給源１７０は、圧力ライン１４０にパージ空気１８０の流れを提供する。パージ空気１８０は、空気、窒素、及び同様のものを含むことができる。他の構成要素及び他の構成を本明細書で用いることもできる。
【００１６】
従って、パージ及び測定システム１２０は、圧力センサ１３０及び圧力トランスデューサ１６０を介して蒸気タービン１１０内の圧力を測定する。パージ及び測定システム１２０はまた、圧力ライン１４０にパージ空気１８０の流れを提供し、圧力ライン１４０から内部の水を取り除くようにする。パージ及び測定システム１２０は、所定位置に固定されるか、或いは可搬式とすることができる。パージ及び測定システム１２０の１つの実施例は、限定ではないが、Ｍｏｄｅｌ  ＤＳＡ３２１８及び同様のものを含む、ワシントン州Ｌｉｂｅｒｔｙ  Ｌａｋｅ所在のＳｃａｎｉｖａｌｖｅ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎにより販売されている。他のタイプのパージ及び測定システムを本明細書で用いることもできる。
【００１７】
連続パージシステム１００はまた、複数の臨界流ノズル２１０を備えた臨界流ノズルシステム２００を含むことができる。図２及び図３に示すように、臨界流ノズル２１０は、Ｔジョイント２２０で交差するノズルライン２１５を介して圧力ライン１４０の各々上に位置付けることができる。ノズルライン２１５は、あらゆる長さ又は直径を有することができる。同様に、Ｔジョイント２２０は、あらゆる構成を有することができ、他のタイプの接続を本明細書で用いることもできる。流量制御バルブ２３０は、ノズルライン２１５の各々上に位置付けることができる。流量制御バルブ２３０は、あらゆるタイプのオン／オフノズルとすることができる。（流量制御バルブ２３０は、連続パージシステム１００をオンオフする機能が要求されている場合にのみ必要となる。）臨界流ノズル２１０は、ノズルブロック２４０又は他のタイプの支持構造内に位置付けることができる。ノズルブロック２４０は、あらゆるサイズ、形状、又は構成を有することができる。ノズルブロック２４０内の臨界流ノズルシステム２００は、連続したパージ空気２６０の流れで連続パージ供給源２５０と連通することができる。連続パージ供給源２５０は、パージ供給源１７０と同じ又は異なるものとすることができる。更に、タービン圧力が大気圧を遙かに下回っている場合には、周囲空気を用いてもよい。また、１以上のフィルタを用いて、清浄なパージ供給源を確保することができる。他の構成要素及び他の構成を本明細書で用いることもできる。
【００１８】
図３は、連続流ノズル２００の１つの実施例を示す。連続流ノズル２００は、内部オリフィス２７０を内部に位置付けることができる。オリフィス２７０は、直径が約２〜約１０ミクロン程度のサイズにすることができるが、あらゆるサイズを本明細書で用いることができる。連続流ノズル２００は、上流側圧力がより大きくなった場合でも、内部オリフィス２７０にわたって実質的に一定の流量をもたらすことができる。従って、圧力ライン１４０内に確実に水が集まらないようにするために、連続パージ空気２６０の比較的小さい質量流量だけで十分とすることができる。すなわち、連続パージ空気１８０の流れは、蒸気タービン１１０の作動に対して僅かな影響しか与えないものとすることができる。他の構成要素及び他の構成を本明細書で用いることもできる。
【００１９】
使用時には、連続パージシステム１００は、パージ及び測定システム１２０を用いて、圧力ライン１４０を通常の方式でパージすることができる。連続パージシステム１００は、パージ及び測定システム１２０が使用中であるときには、臨界流ノズルシステム２００の流量制御バルブ２３０を閉じたままにすることができる。従って、パージ空気１８０の流れを停止することができ、圧力センサ１３０及び圧力トランスデューサ１６又は他のタイプのデータ収集装置を用いて圧力測定を開始することができる。特定の時間が経過し、データが収集中である間、臨界流ノズルシステム２００の流量制御バルブ２３０を開くことができる。臨界流ノズル２００は、圧力ライン１４０に連続したパージ空気２６０の流れを提供し、測定が行われている間に水が内部に浸入するのを防ぐようにすることができる。臨界流ノズルシステム２００の流量制御バルブ２３０は、測定が完了した時点、又は完了前のある時点で閉鎖することができる。臨界流ノズルシステム２００はまた、間欠的に作動させてもよい。それ以外の異なる方法ステップを備えた他の方法を本明細書で提供することもできる。
【００２０】
従って、圧力センサ１３０によって測定された圧力は、実際のタービン圧力に加え、連続パージ空気２６０の流れの小さな質量流量をもたらすのに必要な圧力水頭を含む。この質量流量は、比較的小さく且つ一定とすることができるので、この圧力水頭は、無視及び修正することができる。換言すると、測定中に圧力ライン１４０に水が入らないようにするために過不足のない連続したパージ空気２６０の流れを用いることができるが、測定に影響を及ぼすほどでなく、及び／又はこの影響は、認知して対処することができる。
【００２１】
従って、連続パージシステム１００は、タービンの全体の作動安定性を向上させる。連続パージシステム１００は、パージ及び測定システム１２０を介した従来のパージと、及び／又は臨界流ノズルシステム２００を介した連続パージの両方を使用することを可能にする。その上、圧力測定をより迅速且つ正確に行うことができる。従って、従来の長いパージサイクルを大幅に短縮することができる。具体的には、本明細書では、より速い試験稼働、あまり複雑でない計器設定、及びデータ品質の改善を提供することができる。
【００２２】
図４は、本明細書で説明することができる連続パージシステム３００の別の実施例を示す。この実施例において、パージ及び測定システム１２０は省かれ、臨界流ノズルシステム２００だけを用いることができる。このような場合、圧力トランスデューサ１６０は、ノズルブロック２４０又は他の場所に移動させることができる。従って、連続パージシステム３００は、パージ空気２６０の流れを圧力ライン１４０に連続的に提供することができる。他の構成要素及び他の構成を本明細書で用いることもできる。
【００２３】
上記のことは、本出願及びその結果として得られる特許の特定の実施形態にのみに関連している点を理解されたい。添付の請求項及びその均等物によって定義される本発明の全体的な技術的思想及び範囲から逸脱することなく、当業者であれば多くの変更及び修正を本明細書において行うことができる。
【符号の説明】
【００２４】
１０  蒸気タービン
１５  第１のセクション
２０  第２のセクション
２５  ケーシング
３０  上側半部分
３５  下側半部分
４０  ロータ
４５  軸受
５０  シール
５５  中央セクション
６０  蒸気入口
６５  流れスプリッタ
７０  ストリーム
１００  連続したパージシステム
１１０  蒸気タービン
１２０  パージ及び測定システム
１３０  圧力センサ
１４０  圧力ライン
１５０  キャビネット
１６０  圧力トランスデューサ
１７０  パージ供給源
１８０  パージ空気
２００  臨界流ノズルシステム
２１０  臨界流ノズル
２１５  ノズルライン
２２０  Ｔジョイント
２３０  流量制御バルブ
２４０  ノズルブロック
２５０  連続パージ供給源
２６０  連続パージ空気
２７０  オリフィス
３００  連続パージシステム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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