(57)【要約】【課題】タービン排気の温度の影響を受ける部位の温度が制限温度を超えるような低負荷帯において連続運転を可能とし、信頼性を向上させることができる蒸気タービンの冷却装置を提供する。【解決手段】実施の形態のよる冷却装置３０は、冷却水供給源３７と、冷却水供給源３７から供給された冷却水により、エンドウォール３１の内面またはコーン３２の上半部分３２ａの内面に水膜ＷＳを形成する水膜形成装置３８と、を備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
最終段動翼を通過した蒸気が流れる排気室であって、前記最終段動翼と、前記最終段動翼に対向するエンドウォールと、前記エンドウォールから前記最終段動翼に向かって延びるコーンとによって画定された排気室を冷却する蒸気タービンの冷却装置であって、
冷却水供給源と、
前記冷却水供給源から供給された冷却水により、前記エンドウォールの内面または前記コーンの上半部分の内面に水膜を形成する水膜形成装置と、を備えたことを特徴とする蒸気タービンの冷却装置。
【請求項２】
前記コーンから半径方向内側に延びてグランドシール部を支持するシール支持壁の内面に、前記冷却水供給源から供給された冷却水を供給するシール支持壁冷却装置を更に備えたことを特徴とする請求項１に記載の蒸気タービンの冷却装置。
【請求項３】
前記最終段動翼に、前記冷却水供給源から供給された冷却水を噴霧する動翼冷却装置を更に備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の蒸気タービンの冷却装置。
【請求項４】
前記冷却水供給源と前記水膜形成装置とを接続する、水膜用開閉弁を有する水膜用ラインと、
前記冷却水供給源と前記動翼冷却装置とを接続する、動翼用開閉弁を有する動翼用ラインと、を更に備えたことを特徴とする請求項３に記載の蒸気タービンの冷却装置。
【請求項５】
前記排気室の温度を計測する排気室温度計測部と、
前記最終段動翼の温度を計測する動翼用温度計測部と、
前記排気室温度計測部により計測された温度に基づいて前記水膜用開閉弁を制御するとともに、前記動翼用温度計測部により計測された温度に基づいて前記動翼用開閉弁を制御する制御部と、を更に備えたことを特徴とする請求項４に記載の蒸気タービンの冷却装置。
【請求項６】
前記水膜形成装置は、前記エンドウォールの内面に水膜を形成する第１水膜形成装置と、前記コーンの上半部分の内面に水膜を形成する第２水膜形成装置と、を有しており、
当該蒸気タービンの冷却装置は、前記エンドウォールの温度を計測するエンドウォール用温度計測部と、
前記コーンの温度を計測するコーン用温度計測部と、
前記冷却水供給源と前記第１水膜形成装置とを接続する、第１水膜用開閉弁を有する第１水膜用ラインと、
前記冷却水供給源と前記第２水膜形成装置とを接続する、第２水膜用開閉弁を有する第２水膜用ラインと、
前記エンドウォール用温度計測部により計測された温度に基づいて前記第１水膜用開閉弁を制御するとともに、前記コーン用温度計測部により計測された温度に基づいて前記第２水膜用開閉弁を制御する制御部と、を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の蒸気タービンの冷却装置。
【請求項７】
前記コーンの下半部分の内面に、前記冷却水供給源から供給された冷却水を噴霧するコーン下半冷却装置を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の蒸気タービンの冷却装置。
【請求項８】
前記エンドウォールの内面に、水平方向または水平方向に対して傾斜する方向に延びる冷却水溝が形成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の蒸気タービンの冷却装置。
【請求項９】
最終段動翼を通過した蒸気が流れる排気室であって、前記最終段動翼と、前記最終段動翼に対向するエンドウォールと、前記エンドウォールから前記最終段動翼に向かって延びるコーンとによって画定された排気室を冷却する蒸気タービンの冷却装置であって、
冷却水供給源と、
前記コーンから半径方向内側に延びて、グランドシール部を支持するシール支持壁の内面に、前記冷却水供給源から供給された冷却水を供給するシール支持壁冷却装置と、を備えたことを特徴とする蒸気タービンの冷却装置。
【請求項１０】
最終段動翼を通過した蒸気が流れる排気室であって、前記最終段動翼と、前記最終段動翼に対向するエンドウォールと、前記エンドウォールから前記最終段動翼に向かって延びるコーンとによって画定された排気室を冷却する蒸気タービンの冷却装置であって、
冷却水供給源と、
前記コーンの上半部分の外面、前記コーンの下半部分の外面および前記コーンから半径方向内側に延びてグランドシール部を支持するシール支持壁の外面のうちの少なくとも一つに、前記冷却水供給源から供給された冷却水を供給する外面冷却装置と、を備えたことを特徴とする蒸気タービンの冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施の形態は、蒸気タービンの冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
安定した電力を需要に応じて効率良く供給するためには、水力、火力、原子力等の発電設備を複合的に利用して電力供給が行われることが好都合である。このようなエネルギーミックスにおいては、原子力発電がベースロード電源として運用される傾向にある。この場合、火力発電プラントの蒸気タービンでは、電力需要の変化に対応するために、起動停止または負荷遮断が頻繁に行なわれている。また、このような蒸気タービンでは、連続運転をする場合であっても、例えば１５％程度に引き下げた低負荷や、更には１０％以下に引き下げた極低負荷での運転が要求されている。
【０００３】
起動停止時を含む低負荷運転時のように負荷が低い状態では、蒸気タービンを流れる蒸気量が少ないため、最終段動翼での風損により発生した熱に対して、蒸気による冷却が不十分になり得る。このため、タービン排気の温度が高くなる傾向にある。タービン排気の温度が上昇すると、タービンケーシングの熱変形により蒸気タービンのアライメントが変化するおそれがある。このことにより、グランドシールクリアランスの拡大、グランドシールフィンとロータとの接触、または最終段動翼の材料強度低下による動翼の損傷等、蒸気タービンの信頼性に重大な悪影響を及ぼす事態が生じる可能性がある。
【０００４】
そこで、蒸気タービンの信頼性を維持するために、タービン排気の温度の影響を受ける部位の温度に制限を設け、温度監視を行っている。例えば、蒸気タービンの熱変形防止のために、低圧蒸気タービンの外部ケーシングのうち排気室を画定する部位の制限温度を８０℃〜１００℃以下に設定している。また最終段動翼の材料強度低下防止のために、最終段動翼の制限温度を１８０℃〜２５０℃以下と定めている。
【０００５】
これらの制限温度を超えないような運転を行うために、低圧蒸気タービンの外部ケーシングや最終段動翼が冷却される場合がある。この場合、低圧蒸気タービンの排気室にスプレー装置が設けられる。より具体的には、排気室の内部に、冷却水を噴霧するノズルが設けられる。
【０００６】
ここで、図１１に、排気室に設けられた一般的なスプレー装置１００を示す。このスプレー装置１００においては、上述したように、低負荷運転時では最終段動翼１０１での風損により発生した熱の冷却が不十分になり得るため、タービン排気の温度が上昇して、排気室１０３の温度が上昇し得る。このため、排気室１０３の温度が所定の設定値を超えた場合には、排気ディフューザ１０４に設けられたスプレー装置１００のノズルからスプレー水（冷却水）１０５が噴霧される。このことにより、外部ケーシング１０６および最終段動翼１０１が、制限温度を超えないように冷却され得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第２６８０４９７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、低圧蒸気タービン１０７の低負荷運転時には、最終段動翼１０１を通過する蒸気量が少なくなっている。このため、蒸気が、最終段動翼１０１の全体にわたって均一に、流れることができなくなり得る。すなわち、排気室１０３内において最終段動翼１０１から排気ディフューザ１０４の出口方向に向う順流１０９は、遠心力を受けて、最終段動翼の先端部１１０側（外周側）のわずかな範囲に形成される。一方、最終段動翼１０１の内周側の部分の圧力が、排気ディフューザ１０４の出口の圧力より小さくなるため、最終段動翼１０１の残りの多くの範囲では、排気ディフューザ１０４の出口側から最終段動翼１０１に向う逆流１１１が形成され得る。このような状況では、スプレー装置１００から噴霧されたスプレー水１０５は、蒸気の逆流１１１に乗って最終段動翼１０１に巻き込まれる可能性がある。
【０００９】
このため、スプレー水１０５が最終段動翼１０１に衝突してエロージョンが発生し、最終段動翼１０１が損傷するおそれがある。したがって、スプレー装置１００が作動する低負荷運転を長時間連続して行うことが困難になり得る。
【００１０】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、タービン排気の温度の影響を受ける部位の温度が制限温度を超えるような低負荷帯において連続運転を可能とし、信頼性を向上させることができる蒸気タービンの冷却装置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】
実施の形態による冷却装置は、最終段動翼を通過した蒸気が流れる排気室であって、最終段動翼と、最終段動翼に対向するエンドウォールと、エンドウォールから最終段動翼に向かって延びるコーンとによって画定された排気室を冷却する蒸気タービンの冷却装置である。この冷却装置は、冷却水供給源と、冷却水供給源から供給された冷却水により、エンドウォールの内面またはコーンの上半部分の内面に水膜を形成する水膜形成装置と、を備えている。
【００１２】
また、実施の形態による冷却装置は、最終段動翼を通過した蒸気が流れる排気室であって、最終段動翼と、最終段動翼に対向するエンドウォールと、エンドウォールから最終段動翼に向かって延びるコーンとによって画定された排気室を冷却する蒸気タービンの冷却装置である。この冷却装置は、冷却水供給源と、コーンから半径方向内側に延びて、グランドシール部を支持するシール支持壁の内面に、冷却水供給源から供給された冷却水を供給するシール支持壁冷却装置と、を備えている。
【００１３】
また、実施の形態による冷却装置は、最終段動翼を通過した蒸気が流れる排気室であって、最終段動翼と、最終段動翼に対向するエンドウォールと、エンドウォールから最終段動翼に向かって延びるコーンとによって画定された排気室を冷却する蒸気タービンの冷却装置である。この冷却装置は、冷却水供給源と、コーンの上半部分の外面、コーンの下半部分の外面およびコーンから半径方向内側に延びてグランドシール部を支持するシール支持壁の外面のうちの少なくとも一つに、冷却水供給源から供給された冷却水を供給する外面冷却装置と、を備えている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、タービン排気の温度の影響を受ける部位の温度が制限温度を超えるような低負荷帯において連続運転を可能とし、信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態における低圧蒸気タービンの全体構成を示す断面図である。
【図２】図２は、図１の排気室に設けられた蒸気タービンの冷却装置を示す断面図である。
【図３】図３は、図２の第２水膜形成装置等を拡大して示す断面図である。
【図４】図４は、図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】図５は、図４のコーンを拡大して示す断面図である。
【図６】図６は、図２の動翼冷却装置を拡大して示す断面図である。
【図７】図７は、第２の実施の形態において、外面冷却装置を示す断面図である。
【図８】図８は、第３の実施の形態における蒸気タービンの冷却装置を示す断面図である。
【図９】図９は、第４の実施の形態において、図２のＡ−Ａ線断面図に相当する図である。
【図１０】図１０は、図９の変形例を示す断面図である。
【図１１】図１１は、低圧蒸気タービンの排気室に設けられた一般的なスプレー装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１７】
（第１の実施の形態）
図１乃至図６を用いて、本発明の第１の実施の形態における蒸気タービンの冷却装置（以下、単に冷却装置と記す）について説明する。ここではまず、本実施の形態による冷却装置が適用可能な、低圧蒸気タービンについて説明する。
【００１８】
図１に示すように、低圧蒸気タービン１（蒸気タービン）は、最終段動翼１４ａ（後述）を通過した蒸気が流れる排気室２を区画する外部ケーシング３と、外部ケーシング３内に設けられた内部ケーシング４と、外部ケーシング３および内部ケーシング４の内側に回転可能に設けられたロータ５とを備えている。このうち、外部ケーシング３の軸方向中央部の上部には、クロスオーバ管６が連結されており、図示しない高圧側のタービンから排出された蒸気が、後述するタービン段落１０に流入するようになっている。
【００１９】
内部ケーシング４の内側には、複数の静翼列１１が軸方向に離間して設けられている。静翼列１１は、内部ケーシング４に支持されたダイアフラム外輪１２と、ダイアフラム外輪１２より内周側に設けられたダイアフラム内輪１３との間に設けられている（図２参照）。静翼列１１は、周方向に列状に配置された複数の静翼を有しており、互いに隣り合う静翼の間の開口を蒸気が通過するようになっている。ロータ５の外周には、複数の動翼列１４が軸方向に離間して設けられている。動翼列１４は、周方向に列状に配置された複数の動翼を有している。互いに隣り合う一対の静翼列１１と動翼列１４とにより一のタービン段落１０が構成されている。このようなタービン段落１０が、軸方向に複数設けられている。複数のタービン段落１０のうち最も下流側には、図２に示す複数の最終段静翼１１ａを含む最終段静翼列と、複数の最終段動翼１４ａを含む最終段動翼列とにより構成される最終タービン段落１０ａが形成されている。
【００２０】
図２に示すように、最終タービン段落１０ａの下流側に、最終タービン段落１０ａを通過した蒸気を案内するディフューザ（拡大流路）２０が設けられている。このディフューザ２０は、外周縁を構成するガイド２１と、内周縁を構成するコーン２２とにより構成されている。
【００２１】
次に、本実施の形態による冷却装置３０が冷却する排気室２についてより詳細に説明する。図２に示すように、排気室２は、最終段動翼１４ａと、最終段動翼１４ａに対向するエンドウォール３１と、エンドウォール３１から最終段動翼１４ａに向かって延びるコーン３２とによって画定されている。このうちエンドウォール３１およびコーン３２は、外部ケーシング３の一部を構成する部位となっている。なお、排気室２には、排気室２の温度を計測する排気室温度計測部３３が設けられている。より詳細には、排気室温度計測部３３は、外部ケーシング３の両側の側壁３ａに設けられており、ロータ５の回転軸線Ｘより下側に配置されている（図４参照）。なお、排気室温度計測部３３は、各側壁３ａに複数設けられていることが好適である。このことにより、排気室２の温度をより正確に計測することができる。
【００２２】
エンドウォール３１は、ロータ５の回転軸線Ｘより上側に配置されたエンドウォール上半３１ａと、ロータ５の回転軸線Ｘより下側に配置されたエンドウォール下半３１ｂとを含んでいる。
【００２３】
コーン３２は、ロータ５の回転軸線Ｘより上側に配置されたコーン上半（コーン３２の上半部分）３２ａと、ロータ５の回転軸線Ｘより下側に配置されたコーン下半（コーン３２の下半部分）３２ｂと、を含んでいる。コーン３２は、上流側（最終段動翼１４ａ側）に向かうにつれて内周側に向かうように、全体的には、円錐台状に形成されている。
【００２４】
このように構成された排気室２に、最終段動翼１４ａを通過した蒸気が流れて、低圧蒸気タービン１の下方に設けられた復水器（図示せず）に案内される。復水器において、蒸気が凝縮されて復水が生成される。
【００２５】
ところで、コーン３２の近傍には、排気室２から外部に蒸気が漏洩することを抑制するグランドシール部３４が設けられている。このグランドシール部３４は、コーン３２から半径方向内側に延びるシール支持壁３５によって支持されている。また、コーン３２と最終段動力１４ａとの間の領域に、導風板３６が設けられている。この導風板３６は、コーンに連続するように円錐台状に形成されており、最終段動翼１４ａを通過した蒸気を排気ディフューザ２０の出口に導くようになっている。
【００２６】
次に、図２乃至図６を用いて、本実施の形態による冷却装置３０について説明する。
【００２７】
図２に示すように、冷却装置３０は、給水管（冷却水供給源）３７と、給水管３７から供給された冷却水によりエンドウォール３１の内面またはコーン上半３２ａの内面に水膜ＷＳを形成する水膜形成装置３８と、を備えている。このうち、水膜形成装置３８は、エンドウォール３１の内面に水膜ＷＳを形成する第１水膜形成装置（第１上半水膜形成装置４９、第１下半水膜形成装置５０）と、コーン上半３２ａの内面に水膜ＷＳを形成する第２水膜形成装置３９と、を有している。第１上半水膜形成装置４９は、エンドウォール３１のエンドウォール上半３１ａの内面（排気室２側の面）に水膜ＷＳを形成し、第１下半水膜形成装置５０は、エンドウォール３１のエンドウォール下半３１ｂの内面に水膜ＷＳを形成する。また、本実施の形態による冷却装置３０は、後述するコーン下半冷却装置５１と、シール支持壁冷却装置５２と、動翼冷却装置５３と、を更に備えている。ここで、冷却水は、復水器において生成された復水の一部を利用することが好適である。本実施の形態では、生成された復水の一部が、ポンプ（図示せず）等によって、冷却水として給水管３７に供給される。
【００２８】
水膜形成装置３８は、水膜用ライン４０を介して給水管３７に接続されている。水膜用ライン４０は、第１水膜用開閉弁（水膜用開閉弁）４１を有している。
【００２９】
本実施の形態においては、第１水膜用開閉弁４１は、排気室２の温度が所定の設定値（例えば、エンドウォール３１やコーン３２の制限温度である８０℃〜１００℃）を超えた場合に開き、給水管３７から水膜形成装置３８に冷却水が供給されるように構成されている。すなわち、第１水膜用開閉弁４１は、制御部４２により制御されており、制御部４２は、排気室温度計測部３３により計測された温度に基づいて、第１水膜用開閉弁４１の開閉を制御する。より具体的には、第１水膜用開閉弁４１および排気室温度計測部３３は、制御部４２に接続されており、排気室２の温度が、それぞれ信号として制御部４２に送信されている。
【００３０】
水膜用ライン４０は、共通ライン４０ａと、共通ライン４０ａのうち第１水膜用開閉弁４１より下流側の部分から別々に延びる、第１水膜用ライン（エンドウォール上半ライン４６、エンドウォール下半ライン４７）と、第２水膜用ライン４４と、コーン下半ライン４５と、を有している。このうち、エンドウォール上半ライン４６は、第１上半水膜形成装置４９に冷却水を供給し、エンドウォール下半ライン４７は、第１下半水膜形成装置５０に冷却水を供給する。第２水膜用ライン４４は、第２水膜供給装置３９およびシール支持壁冷却装置５２に冷却水を供給し、コーン下半ライン４５は、コーン下半冷却装置５１に冷却水を供給する。
【００３１】
コーン下半ライン４５には、コーン下半ライン４５を通過する冷却水を加圧する水膜用加圧部４８が設けられている。この水膜用加圧部４８は、後述するコーン下半冷却装置５１が、コーン下半３２ｂの内面に冷却水を噴霧するために、冷却水を加圧するためのものである。
【００３２】
次に、冷却装置３０を構成する、第１上半水膜形成装置４９、第１下半水膜形成装置５０、第２水膜形成装置３９、コーン下半冷却装置５１、シール支持壁冷却装置５２、動翼冷却装置５３について、より詳細に説明する。
【００３３】
第１上半水膜形成装置４９は、主にエンドウォール上半３１ａの内面に水膜ＷＳを形成する。この第１上半水膜形成装置４９は、図２に示すように、エンドウォール上半３１ａの上端付近に配置された複数の第１上半ノズル４９ａと、各第１上半ノズル４９ａに冷却水を供給する第１上半ヘッダー管４９ｂと、を有している。このうち、第１上半ヘッダー管４９ｂは、エンドウォール上半ライン４６に連結されている。各第１上半ノズル４９ａは、第１上半ヘッダー管４９ｂから供給された冷却水をエンドウォール上半３１ａの内面に供給して、当該内面に水膜ＷＳを形成する。
【００３４】
図４に示すように、第１上半ノズル４９ａは、ロータ５の軸方向に垂直な断面で見たときに、エンドウォール上半３１ａの幅方向（図４の左右方向）に略等間隔で配置されている。第１上半ヘッダー管４９ｂは、エンドウォール上半３１ａの上端付近に略円弧状に形成されている。このようにして、第１上半水膜形成装置４９は、エンドウォール上半３１ａの上端付近から、エンドウォール上半３１ａの内面に全体的に水膜ＷＳを形成するようになっている。エンドウォール上半３１ａの内面を下降した水膜ＷＳは、エンドウォール下半３１ｂの内面のうちコーン３２の両側方の領域に下降して、当該領域においても、水膜ＷＳを形成する。
【００３５】
第１下半水膜形成装置５０は、エンドウォール下半３１ｂの内面に水膜ＷＳを形成する。この第１下半水膜形成装置５０は、図２に示すように、エンドウォール下半３１ｂとコーン下半３２ｂとの交点付近に配置された複数の第１下半ノズル５０ａと、各第１下半ノズル５０ａに冷却水を供給する第１下半ヘッダー管５０ｂと、を有している。このうち、第１下半ヘッダー管５０ｂは、エンドウォール下半ライン４７に連結されている。各第１下半ノズル５０ａは、第１下半ヘッダー管５０ｂから供給された冷却水をエンドウォール下半３１ｂの内面に供給して、当該内面に水膜ＷＳを形成する。
【００３６】
図４および図５に示すように、第１下半ノズル５０ａは、ロータ５の軸方向に垂直な断面で見たときに、コーン下半３２ｂの幅方向に略等間隔で配置されている。第１下半ヘッダー管５０ｂは、エンドウォール下半３１ｂとコーン下半３２ｂとの交点付近に略円弧状に形成されている。このようにして、第１下半水膜形成装置５０は、エンドウォール下半３１ｂとコーン下半３２ｂとの交点付近から、エンドウォール下半３１ｂの内面に全体的に水膜ＷＳを形成するようになっている。
【００３７】
このようにして、第１上半水膜形成装置４９と第１下半水膜形成装置５０とにより、エンドウォール下半３１ｂに全体的に水膜ＷＳが形成され得る。
【００３８】
第２水膜形成装置３９は、コーン上半３２ａの内面に水膜ＷＳを形成する。この第２水膜形成装置３９は、図２および図３に示すように、コーン上半３２ａに設けられた複数のコーン上半孔３９ａと、各コーン上半孔３９ａに上半接続部３９ｂを介して接続されたコーン上半ヘッダー管３９ｃと、を有している。このうち、コーン上半ヘッダー管３９ｃは、第２水膜用ライン４４に連結されている。各コーン上半孔３９ａは、コーン上半ヘッダー管３９ｃから供給された冷却水をコーン上半３２ａの内面（排気室２側の面）に供給して、当該内面に水膜ＷＳを形成する。
【００３９】
図４および図５に示すように、コーン上半孔３９ａは、半径方向に複数配列されており、このようなコーン上半孔３９ａの列が、ロータ５の周方向に略等間隔で複数設けられている。このようにして、第２水膜形成装置３９は、コーン上半３２ａの内面に全体的に水膜ＷＳを形成するようになっている。
【００４０】
本実施の形態においては、コーン下半冷却装置５１は、コーン３２の下半部分３２ｂの内面（排気室２の側）に給水管３７から供給された冷却水を噴霧する。このコーン下半冷却装置５１は、図２および図３に示すように、コーン下半３２ｂに設けられた複数のコーン下半孔５１ａと、対応するコーン下半孔５１ａに連通する複数のコーンスプレーノズル５１ｂと、各コーンスプレーノズル５１ｂにコーン下半孔５１ａを介して冷却水を供給するコーン下半ヘッダー管５１ｃと、を有している。このうち、コーン下半ヘッダー管５１ｃは、コーン下半ライン４５に連結されている。各コーンスプレーノズル５１ｂの先端は排気室２内に配置されており、各コーンスプレーノズル５１ｂは、コーン下半ヘッダー管５１ｃから供給された冷却水を各コーンスプレーノズル５１ｂの先端からコーン下半３２ｂの内面にスプレー水ＳＷとして噴霧する。
【００４１】
図４および図５に示すように、コーンスプレーノズル５１ｂは、半径方向に複数配列されており、このようなコーンスプレーノズル５１ｂの列が、ロータ５の周方向に略等間隔で複数設けられている。このようにして、コーン下半冷却装置５１は、コーン下半３２ｂの内面を全体的に冷却するようになっている。
【００４２】
また、シール支持壁冷却装置５２は、シール支持壁３５の内面に、給水管３７から供給された冷却水を供給する。このシール支持壁冷却装置５２は、図２および図３に示すように、シール支持壁３５に設けられた複数の支持壁孔５２ａと、対応する支持壁孔５２ａに連通する複数の支持壁ノズル５２ｂと、各支持壁ノズル５２ｂに支持壁孔５２ａを介して冷却水を供給する支持壁ヘッダー管５２ｃと、を有している。このうち、支持壁ヘッダー管５２ｃは、コーン上半ヘッダー管３９ｃに連結されている。各支持壁ノズル５２ｂの先端は排気室２内に配置されており、各支持壁ノズル５２ｂは、支持壁ヘッダー管５２ｃから供給された冷却水をシール支持壁３５の内面に供給して、当該内面に水膜ＷＳを形成する。
【００４３】
図４および図５に示すように、支持壁ノズル５２ｂは、半径方向に複数配列されており、このような支持壁ノズル５２ｂの列が、ロータ５の周方向に略等間隔で複数設けられている。このようにして、シール支持壁冷却装置５２は、シール支持壁３５の内面に全体的に水膜ＷＳを形成するようになっている。
【００４４】
さらに、本実施の形態においては、動翼冷却装置５３は、最終段動翼１４ａに給水管３７から供給された冷却水を噴霧する。この動翼冷却装置５３は、動翼用ライン５４を介して給水管３７に接続されている。動翼用ライン５４は、動翼用開閉弁５５と、動翼用加圧部５６と、を有している。ダイアフラム外輪１２のうち、ロータ５の回転軸線Ｘより下側の部分には、最終段動翼１４ａの先端部（外周部）の温度を計測する動翼用温度計測部５７が設けられている。なお、本実施の形態においては、動翼冷却装置５３が、複数（図２では２つ）設けられているが、これに限られることはなく、１つであってもよい。
【００４５】
本実施の形態においては、動翼用開閉弁５５は、最終段動翼１４ａの温度が所定の制限温度（例えば１８０℃〜２５０℃）を超えた場合に開き、給水管３７から動翼冷却装置５３に冷却水が供給されるように構成されている。すなわち、動翼用開閉弁５５は、上述した制御部４２により制御されており、制御部４２は、動翼用温度計測部５７により計測された最終段動翼１４ａの温度に基づいて、動翼用開閉弁５５の開閉を制御している。より具体的には、動翼用開閉弁５５および動翼用温度計測部５７は、制御部４２に接続されており、最終段動翼１４ａの温度が、それぞれ信号として制御部４２に送信されている。このようにして、制御部４２は、排気室温度計測部３３により計測された温度に基づいて第１水膜用開閉弁４１を制御するとともに、動翼用温度計測部５７により計測された温度に基づいて動翼用開閉弁５５を制御している。
【００４６】
一方、動翼用加圧部５６は、動翼冷却装置５３が、最終段動翼１４ａに冷却水を噴霧するために、冷却水を加圧するためのものである。
【００４７】
動翼冷却装置５３は、図２および図６に示すように、ダイアフラム外輪１２に設けられた複数の動翼用外輪孔５３ａと、対応する動翼用外輪孔５３ａに連通する複数の動翼用スプレーノズル５３ｂと、各動翼用スプレーノズル５３ｂに動翼用外輪孔５３ａを介して冷却水を供給する動翼用ヘッダー管５３ｃと、を含んでいる。このうち、動翼用ヘッダー管５３ｃは、動翼用ライン５４に連結されている。各動翼用スプレーノズル５３ｂは、動翼用ヘッダー管５３ｃから供給された冷却水を最終段動翼１４ａの先端部にスプレー水ＳＷとして噴霧する。このようにして、動翼冷却装置５３は、最終段動翼１４ａを冷却するようになっている。なお、動翼用スプレーノズル５３ｂは、周方向に複数設けられていることが好適である。この場合、最終段動翼１４ａを効率良く冷却することができる。
【００４８】
次に、このような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。
【００４９】
図１に示す低圧蒸気タービン１が定常運転している間は、低圧蒸気タービン１への負荷が高く、低圧蒸気タービン１を流れる蒸気量が多い。このことにより、最終段動翼１４ａでの風損により発生した熱は、蒸気により十分に冷却され得る。このため、タービン排気の温度は比較的低くなり、排気室２を画定する部位の温度が制限温度に達することが回避され得る。この場合、第１水膜用開閉弁４１および動翼用開閉弁５５が閉じられ、各装置３９、４９、５０、５１、５２、５３に冷却水は供給されない。
【００５０】
一方、低圧蒸気タービン１の（極低負荷運転時や、起動停止時を含む）低負荷運転時のような場合においては、低圧蒸気タービン１への負荷が低く、蒸気タービンを流れる蒸気量が少ないため、低圧蒸気タービン１の最終段動翼１４ａでの風損により発生した熱に対して、蒸気による冷却が不十分になり得る。このため、タービン排気の温度が高くなり、排気室２内の温度が高くなる。これに伴い、エンドウォール３１、コーン３２および最終段動翼１４ａの温度が高くなり得る。
【００５１】
低圧蒸気タービン１が運転している間、排気室２内の温度が排気室温度計測部３３により計測されるとともに、最終段動翼１４ａの温度が動翼用温度計測部５７により計測されている。計測されたこれらの温度が、信号として制御部４２に送信され、制御部４２は、これらの温度と、予め設定された設定値とを比較する。そして、制御部４２は、水膜用ライン４０の共通ライン４０ａに設けられた第１水膜用開閉弁４１の開閉、および動翼用ライン５４に設けられた動翼用開閉弁５５の開閉をそれぞれ以下のように制御する。
【００５２】
例えば、排気室２内の温度が所定の設定値（例えば、エンドウォール３１やコーン３２の制限温度である８０℃〜１００℃）よりも高い場合には、第１水膜用開閉弁４１が開く。このとき、給水管３７内の冷却水は、水膜用ライン４０を通って、水膜形成装置３８から排気室２内に供給される。より具体的には、冷却水は、エンドウォール上半ライン４６を通って第１上半水膜形成装置４９に供給されるとともに、エンドウォール下半ライン４７を通って第１下半水膜形成装置５０に供給される。さらに、冷却水は、第２水膜用ライン４４を通って第２水膜供給装置３９およびシール支持壁冷却装置５２に供給されるとともに、コーン下半ライン４５を通って圧力が高められ、コーン下半冷却装置５１に供給される。
【００５３】
この場合、第１上半水膜形成装置４９の各第１上半ノズル４９ａからエンドウォール上半３１ａの内面に冷却水が供給されて、当該内面に水膜ＷＳが形成され得る。また、第１下半水膜形成装置５０の各第１下半ノズル５０ａからエンドウォール下半３１ｂの内面に冷却水が供給されて、当該内面に全体的に水膜ＷＳが形成され得る。また、第２水膜供給装置３９の各コーン上半孔３９ａからコーン上半３２ａの内面に冷却水が供給されて、当該内面に全体的に水膜ＷＳが形成され得る。また、コーン下半冷却装置５１の各コーンスプレーノズル５１ｂからコーン下半３２ｂの内面に全体的にスプレー水ＳＷが噴霧され得る。そして、シール支持壁冷却装置５２の各支持壁ノズル５２ｂからシール支持壁３５の内面に冷却水が供給されて、当該内面に全体的に水膜ＷＳが形成され得る。
【００５４】
また、最終段動翼１４ａの温度が所定の制限温度（例えば１８０℃〜２５０℃）よりも高い場合には、動翼用開閉弁５５が開く。このとき、冷却水は、動翼用ライン５４を通って圧力が高められて、各動翼冷却装置５３に供給される。そして、動翼冷却装置５３の各動翼用スプレーノズル５３ｂから最終段動翼１４ａの先端部にスプレー水ＳＷが噴霧される。この際、最終段動翼１４ａは回転しているため、最終段動翼列を構成する最終段動翼１４ａに、均等にスプレー水ＳＷが噴霧され得る。
【００５５】
このように本実施の形態によれば、水膜形成装置３８（第１上半水膜形成装置４９、第１下半水膜形成装置５０、第２水膜形成装置３９）により、エンドウォール３１の内面およびコーン上半３２ａの内面に冷却水の水膜ＷＳを形成することができる。このことにより、エンドウォール３１およびコーン上半３２ａを冷却することができ、外部ケーシング３の熱変形を防止できる。また、水膜ＷＳが形成されることにより、排気室２内への水滴の飛散を抑制することができ、とりわけ、低圧蒸気タービン１の低負荷運転時には、水滴が排気室２内の逆流（図１１に示す符号１１１参照）に乗って最終段動翼１４ａに巻き込まれることを抑制することができる。このため、最終段動翼１４ａにエロ−ジョンが発生することを抑制し、最終段動翼１４ａの損傷を抑制することができる。この結果、タービン温度の影響を受ける部位の温度が制限温度を超えるような低負荷帯において連続運転が可能となり、低圧蒸気タービン１の信頼性を向上させることができる。
【００５６】
また、本実施の形態によれば、シール支持壁冷却装置５２により、シール支持壁３５に冷却水が供給されて水膜ＷＳを形成することができる。このことにより、シール支持壁３５を冷却することができ、シール支持壁３５の熱変形を防止することができる。すなわち、グランドシール部３４を支持するシール支持壁３５の熱変形を防止できるために、グランドシールクリアランスの拡大や、グランドシールフィンとロータとの接触を効果的に防止することができる。この結果、排気室２から外部に蒸気が漏洩することを抑制することができ、低圧蒸気タービン１の信頼性を向上させることができる
【００５７】
また、本実施の形態によれば、動翼冷却装置５３により、最終段動翼１４ａにスプレー水ＳＷを噴霧することができる。このことにより、最終段動翼１４ａの温度が高くなった場合には、最終段動翼１４ａを直接的に冷却することができる。このため、高温になることによる最終段動翼１４ａの材料強度低下によって、最終段動翼１４ａが損傷を受けることを抑制することができる。
【００５８】
また、本実施の形態によれば、第１水膜用開閉弁４１を有する水膜用ライン４０によって水膜形成装置３８（第１上半水膜形成装置４９、第１下半水膜形成装置５０、第２水膜形成装置３９）に冷却水が供給され、動翼用開閉弁５５を有する動翼用ライン５４によって動翼冷却装置５３に冷却水が供給される。このことにより、エンドウォール３１、コーン３２およびシール支持壁３５と、最終段動翼１４ａとを個別に冷却することができる。このため、制限温度が比較的低いエンドウォール３１およびコーン上半３２ａを冷却し、最終段動翼１４ａにはスプレー水ＳＷの噴霧を停止することができる。この結果、エンドウォール３１およびコーン上半３２ａを冷却しつつ、最終段動翼１４ａにエロ−ジョンが発生することを抑制することができる。
【００５９】
また、本実施の形態によれば、制御部４２により、第１水膜用開閉弁４１が排気室２内の温度に基づいて制御されるとともに、動翼用開閉弁５５が最終段動翼１４ａの温度に基づいて制御されている。このことにより、排気室２内の温度が上昇した場合には第１水膜用開閉弁４１を迅速にかつ自動的に開閉することができ、最終段動翼１４ａの温度が上昇した場合には動翼用開閉弁５５を迅速にかつ自動的に開閉することができる。
【００６０】
また、本実施の形態によれば、コーン下半冷却装置５１により、コーン下半３２ｂの内面にスプレー水ＳＷを噴霧することができる。このことにより、ロータ５の回転軸線Ｘより下側に設けられたコーン下半３２ｂの内面にも冷却水を供給することができ、コーン下半３２ｂを冷却することができる。
【００６１】
また、上述した本実施の形態においては、第１水膜用開閉弁４１および動翼用開閉弁５５は、制御部４２によって制御される例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、第１水膜用開閉弁４１および動翼用開閉弁５５は、制御部４２によって制御されることなく、手動で開閉するようにしてもよい。
【００６２】
また、上述した本実施の形態においては、支持壁ノズル５２ｂは、シール支持壁３５の内面に水膜ＷＳを形成する例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、当該内面に給水管３７から供給された冷却水を噴霧するスプレーノズルであってもよい。この場合、例えば、支持壁ヘッダー管５２ｃをコーン下半ライン４５に連結させる。そして、コーン下半ライン４５の水膜用加圧部４８によって圧力が高められた冷却水を支持壁ヘッダー管５２ｃに供給することにより、シール支持壁３５の内面に給水管３７から供給された冷却水を噴霧することができる。この場合、シール支持壁３５について、広範囲にわたり効率良く冷却することができる。なお、この場合においても、導風板３６が設けられていることにより、噴霧された冷却水の水滴が最終段動翼１４ａに流れることを抑制でき、最終段動翼１４ａにエロージョンが発生することを抑制し得る。
【００６３】
（第２の実施の形態）
次に、図７を用いて、本発明の第２の実施の形態における蒸気タービンの冷却装置について説明する。
【００６４】
図７に示す第２の実施の形態においては、コーンの下半部分の外面に冷却水を供給する外面冷却装置を更に備えた点が主に異なり、他の構成は、図１乃至図６に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図７において、図１乃至図６に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６５】
図７に示すように、本実施の形態においては、冷却装置３０は、コーン下半３２ｂの外面に給水管３７から供給された冷却水を供給する外面冷却装置５８を更に備えている。なお、本実施の形態においては、図２および図３に示すような、コーン下半冷却装置５１は設けられていない。すなわち、本実施の形態における外面冷却装置５８は、コーン下半冷却装置５１に置き代わって、コーン下半３２ｂを冷却するためのものである。
【００６６】
外面冷却装置５８は、図７に示すように、コーン下半３２ｂの外面に向く複数の外面スプレーノズル５８ａと、各外面スプレーノズル５８ａに冷却水を供給する外面ヘッダー管５８ｂと、を有している。このうち、外面ヘッダー管５８ｂは、コーン下半ライン４５に連結されている。各外面スプレーノズル５８ａは、外面ヘッダー管５８ｂから供給された冷却水を各外面スプレーノズル５８ａの先端からコーン下半３２ｂの外面にスプレー水ＳＷとして噴霧する。
【００６７】
外面スプレーノズル５８ａは、ロータ５の周方向および半径方向に略等間隔で複数設けられていることが好適である。この場合、外面冷却装置５８は、コーン下半３２ｂの外面を全体的に冷却し得る。
【００６８】
エンドウォール下半３１ｂは、コーン下半３２ｂの下流端（図７の右端）よりも上方に延びている。そして、エンドウォール下半３１ｂのうちコーン下半３２ｂの下流端よりも上方の部分に、排水口５９が設けられている。この排水口５９には、排水管６０が連結されている。外面スプレーノズル５８ａから噴霧されたスプレー水ＳＷは、コーン下半３２ｂを冷却した後、排水口５９および排水管６０を通過して回収部６１に回収される。回収された冷却水は、例えば、図示しない復水器に戻されてもよい。
【００６９】
本実施の形態においては、排気室２内の温度が所定の設定値よりも高い場合には、第１水膜用開閉弁４１が開く。このとき、冷却水は、コーン下半ライン４５を通って圧力が高められ、外面冷却装置５８に供給される。そして、外面冷却装置５８の各外面スプレーノズル５８ａからコーン下半３２ｂの外面に全体的にスプレー水ＳＷが噴霧され得る。
【００７０】
このように本実施の形態によれば、外面冷却装置５８により、コーン下半３２ｂの外面にスプレー水ＳＷを噴霧することができる。このことにより、最終段動翼１４ａへの水滴の到達のおそれがないコーン下半３２ｂの外面にスプレー水ＳＷを噴霧することにより、コーン下半３２ｂの外面を全体的に冷却することができ、効率良く冷却することができる。
【００７１】
なお、上述した本実施の形態においては、外面冷却装置５８が、コーン下半３２ｂの外面に、給水管３７から供給された冷却水を供給する例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、外面冷却装置５８が、コーン上半３２ａの外面、コーン下半３２ｂの外面およびシール支持壁３５の外面のうちの少なくとも一つに、給水管３７から供給された冷却水を供給するようにしてもよい。このとき、外面冷却装置５８が、コーン上半３２ａの外面に冷却水を供給する場合には、外面冷却装置５８は、第２水膜形成装置３９に置き代わって、コーン上半３２ａを冷却する。一方、外面冷却装置５８が、シール支持壁３５の外面に冷却水を供給する場合には、外面冷却装置５８は、シール支持壁冷却装置５２に置き代わって、シール支持壁３５を冷却する。この場合においても、同様にしてコーン上半３２ａの外面、コーン下半３２ｂの外面およびシール支持壁３５の外面のうちの少なくとも一つに、スプレー水ＳＷを噴霧して冷却することができる。
【００７２】
また、上述した本実施の形態においては、冷却装置３０が水膜形成装置３８と、シール支持壁冷却装置５２と、外面冷却装置５８と、を備えている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、冷却装置３０は、水膜形成装置３８およびシール支持壁冷却装置５２を備えていなくてもよい。この場合においても、外面冷却装置５８により、コーン上半３２ａの外面、コーン下半３２ｂの外面およびシール支持壁３５の外面のうちの少なくとも一つに、スプレー水ＳＷを噴霧して冷却することができる。
【００７３】
また、上述した本実施の形態においては、外面冷却装置５８には、給水管３７により供給された冷却水を使用している例について説明した。しかしながら、外面冷却装置５８の冷却水は、排気室２内には供給されないため、工業用水を利用することもできる。このとき、外面冷却装置５８は配管によって工業用水供給源（いずれも図示せず）に連結される。また、回収された冷却水（工業用水）はボイラへは導入されず、別系統により冷却水として利用されるか、または廃棄されてもよい。
【００７４】
（第３の実施の形態）
次に、図８を用いて、本発明の第３の実施の形態における蒸気タービンの冷却装置について説明する。
【００７５】
図８に示す第３の実施の形態においては、エンドウォールの温度を計測するエンドウォール用温度計測部と、コーンの温度を計測するコーン用温度計測部と、給水管と第２水膜形成装置とを接続する、第２水膜用開閉弁を有する第２水膜用ラインと、エンドウォール用温度計測部により計測された温度に基づいて第１水膜用開閉弁を制御するとともに、コーン用温度計測部により計測された温度に基づいて第２水膜用開閉弁を制御する制御部と、を更に備えた点が主に異なり、他の構成は、図１乃至図６に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図８において、図１乃至図６に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００７６】
図８に示すように、本実施の形態においては、第２水膜形成装置３９は、第２水膜用ライン４４を介して給水管３７に接続されている。すなわち、第２水膜用ライン４４は、第１水膜用ライン（エンドウォール上半ライン４６、エンドウォール下半ライン４７）とは別々に給水管３７に単独で連結されている。そして、第２水膜用ライン４４は、第２水膜用開閉弁６２を有している。また、本実施の形態においては、コーン下半ライン４５は、第２水膜用ライン４４のうち、第２水膜用開閉弁６２より下流側の部分から分岐している。
【００７７】
また、本実施の形態においては、冷却装置３０は、エンドウォール３１の温度を計測するエンドウォール用温度計測部６３と、コーン３２の温度を計測するコーン用温度計測部６４と、を更に備えている。このうち、エンドウォール用温度計測部６３は、エンドウォール下半３１ｂに設けられている。コーン用温度計測部６４は、コーン下半３２ｂに設けられている。なお、エンドウォール用温度計測部６３およびコーン用温度計測部６４は、エンドウォール下半３１ｂおよびコーン下半３２ｂに複数設けられていることが好適である。また、本実施の形態にエンドウォール用温度計測部６３およびコーン用温度計測部６４は、例えば温度センサを使用することができる。
【００７８】
また、本実施の形態においては、第１水膜用開閉弁４１は、エンドウォール３１の温度が所定の制限温度を超えた場合に開き、給水管３７から第１上半水膜形成装置４９および第１下半水膜形成装置５０に冷却水が供給されるように構成されている。すなわち、第１水膜用開閉弁４１は、制御部４２により制御されており、制御部４２は、エンドウォール用温度計測部６３により計測されたエンドウォール３１の温度に基づいて、第１水膜用開閉弁４１の開閉を制御している。より具体的には、第１水膜用開閉弁４１およびエンドウォール用温度計測部６３は、制御部４２に接続されており、エンドウォール３１の温度が、それぞれ信号として制御部４２に送信されている。
【００７９】
第２水膜用開閉弁６２は、コーン３２の温度が所定の制限温度を超えた場合に開き、給水管３７から第２水膜形成装置３９に冷却水が供給されるように構成されている。すなわち、第２水膜用開閉弁６２は、制御部４２により制御されており、制御部４２は、コーン用温度計測部６４により計測された温度に基づいて、第２水膜用開閉弁６２の開閉を制御している。より具体的には、第２水膜用開閉弁６２およびコーン用温度計測部６４は、制御部４２に接続されており、コーン３２の温度が、それぞれ信号として制御部４２に送信されている。このようにして、制御部４２は、エンドウォール用温度計測部６３により計測された温度に基づいて第１水膜用開閉弁４１を制御するとともに、コーン用温度計測部６４により計測された温度に基づいて、第２水膜用開閉弁６２を制御している。
【００８０】
本実施の形態においては、低圧蒸気タービン１が運転している間、エンドウォール３１の温度がエンドウォール用温度計測部６３により計測されるとともに、コーン３２の温度がコーン用温度計測部６４により計測されている。計測されたこれらの温度が、信号として制御部４２に送信され、制御部４２は、これらの温度と、予め設定された制限温度とを比較する。そして、制御部４２は、第１水膜用ラインの共通ライン４０ａに設けられた第１水膜用開閉弁４１の開閉、および第２水膜用ライン４４に設けられた第２水膜用開閉弁６２の開閉をそれぞれ以下のように制御する。
【００８１】
例えば、エンドウォール３１の温度が所定の制限温度（例えば、８０℃〜１００℃）よりも高い場合には、第１水膜用開閉弁４１が開く。このとき、冷却水は、エンドウォール上半ライン４６を通って第１上半水膜形成装置４９に供給されるとともに、エンドウォール下半ライン４７を通って第１下半水膜形成装置５０に供給される。このことにより、第１上半水膜形成装置４９の各第１上半ノズル４９ａからエンドウォール上半３１ａの内面に冷却水が供給されて、当該内面に水膜ＷＳが形成され得る。また、第１下半水膜形成装置５０の各第１下半ノズル５０ａからエンドウォール下半３１ｂの内面に冷却水が供給されて、当該内面に全体的に水膜ＷＳが形成され得る。
【００８２】
また、コーン３２の温度が所定の制限温度（例えば、８０℃〜１００℃）よりも高い場合には、第２水膜用開閉弁６２が開く。このとき、冷却水は、第２水膜用ライン４４を通って第２水膜供給装置３９およびシール支持壁冷却装置５２に供給される。このことにより、第２水膜供給装置３９の各コーン上半孔３９ａからコーン上半３２ａの内面に冷却水が供給されて、当該内面に全体的に水膜ＷＳが形成され得る。また、シール支持壁冷却装置５２の各支持壁ノズル５２ｂからシール支持壁３５の内面に冷却水が供給されて、当該内面に全体的に水膜ＷＳが形成され得る。また、第２水膜用開閉弁６２が開くことにより、冷却水は、コーン下半ライン４５を通って圧力が高められ、コーン下半冷却装置５１に供給される。このことにより、コーン下半冷却装置５１の各コーンスプレーノズル５１ｂからコーン下半３２ｂの内面に全体的にスプレー水ＳＷが噴霧され得る。
【００８３】
このように本実施の形態によれば、制御部４２により、第１水膜用開閉弁４１がエンドウォール３１の温度に基づいて制御されるとともに、第２水膜用開閉弁６２がコーン３２の温度に基づいて制御されている。このことにより、エンドウォール３１の温度が上昇した場合には第１水膜用開閉弁４１を迅速にかつ自動的に開閉することができ、コーン３２の温度が上昇した場合には第２水膜用開閉弁６２を迅速にかつ自動的に開閉することができる。さらに、第１水膜用開閉弁４１を有する第１水膜用ライン（エンドウォール上半ライン４６、エンドウォール下半ライン４７）によって第１上半水膜形成装置４９および第１下半水膜形成装置５０に冷却水が供給される。また、第２水膜用開閉弁６２を有する第２水膜用ライン４４（第２水膜用ライン４４、コーン下半ライン４５）によって第２水膜供給装置３９およびシール支持壁冷却装置５２に冷却水が供給される。このことにより、エンドウォール３１と、コーン３２とを個別に冷却することができる。このため、冷却水の供給範囲を狭めることができ、必要以上に冷却水が排気室２内に供給されることを抑制できる。
【００８４】
なお、上述した本実施の形態においては、エンドウォール用温度計測部６３およびコーン用温度計測部６４は、温度センサを使用する例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、温度による監視ではなく、ひずみゲージ等により、直接的にエンドウォール３１およびコーン３２の変形を検出し、検出された変形量に基づいて、すなわち、検出された変形量が、所定の変形量よりも大きいか否かに基づいて、第１水膜用開閉弁４１および第２水膜用開閉弁６２の開閉を制御してもよい。
【００８５】
（第４の実施の形態）
次に、図９および図１０を用いて、本発明の第４の実施の形態における蒸気タービンの冷却装置について説明する。
【００８６】
図９および図１０に示す第４の実施の形態においては、エンドウォールの内面に、水平方向または水平方向に対して傾斜する方向に延びる冷却水溝が形成されている点が主に異なり、他の構成は、図１乃至図６に示す第１の実施の形態と略同一である。なお、図９および図１０において、図１乃至図６に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００８７】
図９に示すように、本実施の形態においては、エンドウォール３１の内面に、水平方向に延びる冷却水溝６５が形成されている。冷却水溝６５は、上下方向に略等間隔で複数本形成されている。なお、冷却水溝６５の深さは、１ｍｍ以下であることが好適である。
【００８８】
このように本実施の形態によれば、エンドウォール３１の内面に、水平方向に延びる冷却水溝６５が形成されている。このことにより、エンドウォール３１の内面を下降する水膜ＷＳの一部が冷却水溝６５に入り込み、エンドウォール３１の内面に水膜ＷＳを付着させることができる。さらに、エンドウォール３１の内面を下降する冷却水は、冷却水溝６５を伝わってエンドウォール３１の水平方向に広がることができる。このことにより、エンドウォール３１の内面に水膜ＷＳを拡散させることができる。このため、エンドウォール３１を均等に冷却することができ、冷却効果を向上させることができる。
【００８９】
なお、上述した本実施の形態においては、エンドウォール３１の内面に形成された冷却水溝６５が、水平方向に延びている例について説明した。しかしながら、このことに限られることはなく、冷却水溝６５は、図１０に示すように、水平方向に対して傾斜する方向に延びるようにしてもよい。この場合においても、同様にしてエンドウォール３１の内面に水膜ＷＳを付着させることができるとともに、エンドウォール３１の内面に水膜ＷＳを拡散させることができる。
【００９０】
また、上述した本実施の形態において、図示しないが、コーン３２の内面に、上述した冷却水溝６５と同様に、水平方向または水平方向に対して傾斜する方向に延びる冷却水溝が形成されていてもよい。
【００９１】
以上述べた実施の形態によれば、タービン排気の温度の影響を受ける部位の温度が制限温度を超えるような低負荷帯において連続運転を可能とし、信頼性を向上させることができる。
【００９２】
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。また、当然のことながら、本発明の要旨の範囲内で、これらの実施の形態を、部分的に適宜組み合わせることも可能である。
【符号の説明】
【００９３】
１  低圧蒸気タービン
２  排気室
１４ａ  最終段動翼
３０  冷却装置
３１  エンドウォール
３２  コーン
３２ａ  コーン上半
３２ｂ  コーン下半
３３  排気室温度計測部
３４  グランドシール部
３５  シール支持壁
３７  給水管
３８  水膜形成装置
３９  第２水膜形成装置
４０  水膜用ライン
４１  第１水膜用開閉弁
４２  制御部
４９  第１上半水膜形成装置
５０  第１下半水膜形成装置
５１  コーン下半冷却装置
５２  シール支持壁冷却装置
５３  動翼冷却装置
５４  動翼用ライン
５５  動翼用開閉弁
５７  動翼用温度計測部
５８  外面冷却装置
６２  第２水膜用開閉弁
６３  エンドウォール用温度計測部
６４  コーン用温度計測部
６５  冷却水溝
ＷＳ  水膜
【図１】
2017082665.tif 000003
【図２】
2017082665.tif 000004
【図３】
2017082665.tif 000005
【図４】
2017082665.tif 000006
【図５】
2017082665.tif 000007
【図６】
2017082665.tif 000008
【図７】
2017082665.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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