(57)【要約】【課題】蒸気タービンの軸方向膨張量の推定のための装置及び方法を提供すること。【解決手段】本発明は、蒸気タービン（１０）の固定ベーン列（１８）と回転ブレード列（２１）との間の絶対及び相対軸方向変位量の計算に関する。これは、外側ケーシング絶対軸方向膨張センサ（２２）の測定信号、内側−外側ケーシング差分軸方向膨張センサ（２４）の測定信号、及びロータ−外側ケーシング差分軸方向膨張センサ（２８）の測定信号を用いることにより達成される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気タービン段測定システムであって、
第１の端部及び第２の端部を有する外側ケーシング（１２）と、外側ケーシング（１２）によって収容される内側ケーシング（１４）と、内側ケーシング（１４）を外側ケーシング（１２）に軸方向で固定する支持アーム（１３）と、内側ケーシング（１４）に固定されるベーン列（１８）と、外側ケーシング（１２）を通って第１の端部から第２の端部まで延び、及び内側ケーシング（１４）を通って延びて内側ケーシング（１４）との間で流路を形成するロータ（２０）と、ロータ（２０）上に保持されて流路内に延び、ベーン列（１８）と段を形成するブレード列（２１）とを含む蒸気タービンと、
軸方向変位量測定システムと
を備え、
軸方向変位量測定システムが、
外側ケーシング絶対軸方向膨張センサ（２２）と、
内側−外側ケーシング差分軸方向膨張センサ（２４）と、
ロータ−外側ケーシング差分軸方向膨張センサ（２８）と、
外側ケーシング絶対軸方向膨張センサ（２２）、内側−外側ケーシング差分軸方向膨張センサ（２４）及びロータ−外側ケーシング差分軸方向膨張センサ（２８）から測定信号を受け取り、ベーン列（１８）とブレード列（２１）との間の絶対軸方向変位量又は相対軸方向変位量の何れか又は両方を計算するよう構成されたコンピュータと
を含む、蒸気タービン段測定システム。
【請求項２】
内側ケーシング（１４）の内面に固定されたベーンキャリア（１６）を更に備え、ベーン列（１８）が、ベーンキャリア（１６）を用いて内側ケーシングに固定される、請求項１記載の蒸気タービン段測定システム。
【請求項３】
蒸気タービン（１０）の段を形成する固定ベーン列（１８）と回転ブレード列（２１）との間の蒸気タービン（１０）における軸方向変位量を計算する方法であって、方法が、
第１の端部及び第２の端部を有する外側ケーシング（１２）と、外側ケーシング（１２）によって収容される内側ケーシング（１４）と、内側ケーシング（１４）を外側ケーシング（１２）に軸方向で固定する支持アーム（１３）と、内側ケーシング（１４）に固定されるベーン列（１８）と、外側ケーシング（１２）を通って第１の端部から第２の端部まで延び及び内側ケーシング（１４）を通って延びて内側ケーシング（１４）との間で流路を形成するロータ（２０）と、ロータ（２０）上に保持されて流路内に延び、ベーン列（１８）と段を形成するブレード列（２１）とを含む蒸気タービンを提供するステップ（ａ）と、
推定外側ケーシング軸方向膨張測定値を用いて段における外側ケーシング軸方向膨張量を計算し、該計算した外側ケーシング軸方向膨張量及び推定内側−外側ケーシング差分軸方向膨張量を用いて、支持アーム（１３）と、支持アーム（１３）及び第２の端部間の内側ケーシング（１４）のポイントとの間の内側ケーシング（１４）の軸方向膨張量を計算し、計算した内側ケーシング（１４）の軸方向膨張量を用いて、内側ケーシング（１４）の計算した軸方向膨張量からのベーン列（１８）における軸方向膨張量を計算することにより、ベーン列（１８）での軸方向膨張量を計算するステップ（ｂ）と、
推定外側ケーシング軸方向膨張量及びロータの推定軸方向膨張量からロータ（２０）の軸方向膨張量を計算し、次いで、ロータの計算した軸方向膨張量に係数を適用することでブレード列（２１）での軸方向膨張量を計算することにより、ブレード列（２１）での軸方向膨張量を計算するステップ（ｃ）と、
ステップ（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の後、ステップ（ｂ）のベーン列（１８）での軸方向膨張量と、ステップ（ｃ）のブレード列（２１）での軸方向膨張量との間の差から段の相対軸方向変位量を計算するステップ（ｄ）と
を含む、方法。
【請求項４】
ベーン列の軸方向膨張の基準ポイントと、ブレード列の軸方向膨張の基準ポイントとを設定し、ベーン列の基準ポイントとブレード列の基準ポイントとの間の差から、ステップ（ｄ）の段の相対軸方向膨張量を減算することにより、段の絶対軸方向クリアランスを計算する追加ステップ（ｅ）を更に含む、請求項３記載の方法。
【請求項５】
ステップ（ａ）が更に、ベーンキャリア（１６）を提供することを含み、ベーン列（１８）がベーンキャリア（１６）を用いて内側ケーシング（１４）に固定される、請求項３又は請求項４記載の方法。
【請求項６】
ステップ（ｂ）において、内側ケーシングの計算した軸方向膨張量を用いて、内側ケーシングの計算した軸方向膨張量からのベーン列（１８）における軸方向膨張量を計算することが、内側ケーシングの計算した軸方向膨張量と、蒸気タービン負荷の関数である係数（Ｆｂｃ１（ｘ））との乗算を含む、請求項５記載の方法。
【請求項７】
外側ケーシング軸方向膨張量の推定が、外側ケーシング絶対軸方向膨張センサ（２２）を使用する、請求項３乃至請求項６のいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
ステップ（ｂ）及びステップ（ｃ）において、外側ケーシング軸方向膨張測定値が、第１の端部において推定される、請求項３乃至請求項７のいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
内側−外側ケーシング差分軸方向膨張値の推定が、内側−外側ケーシング差分軸方向膨張センサ（２４）を使用する、請求項３乃至請求項８のいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
ロータ（２０）の軸方向膨張値の推定が、ロータ−外側ケーシング差分軸方向膨張センサ（２８）を使用する、請求項３乃至請求項９のいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
ステップ（ｂ）において、支持アーム（１３）と第２の端部との間の内側ケーシングのポイントが、段に半径方向で隣接している、請求項３乃至請求項１０のいずれか１項記載の方法。
【請求項１２】
ステップ（ｃ）において、ロータ（２０）の計算した軸方向膨張量が、第１の端部と第２の端部との間のロータ（２０）の絶対軸方向膨張量である、請求項３乃至請求項１０のいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、全体的に、蒸気タービンに関し、より具体的には、蒸気タービンの軸方向膨張推定のための計装及び方法
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービンの外側シェルは、一般に外側ケーシングと呼ばれる。通常、外側ケーシング内には固定ベーン列を支持する内側ケーシングと、回転ブレード列を支持するロータとがあり、内側ケーシングとロータとの間に形成される空間は膨張流路である。ロータ、内側ケーシング、及び外側ケーシングは、異なる温度に曝され、更に異なる熱膨張係数を有する異なる材料で構成することができるので、これらの構成要素の膨張率は異なる可能性がある。結果として、この熱膨張の差違を考慮するために、ブレード列とベーン列との間に大きな軸方向クリアランスを許容することが一般的であり、これは、蒸気タービンが異なる負荷に曝されたとき、或いは、規定の動作がスタンバイモードから運転モードに変化したときに最も顕著である。
【０００３】
しかしながら、ブレード列とベーン列との間の所要の軸方向クリアランスよりも大きくなると、タービン効率の低下が生じる場合がある。但し、それとは対照的に、構成要素間が接触している場合にはこれは好ましいことである。大きな軸方向クリアランスにより引き起こされる問題は、一つには、測定によって対処することができる。例えば、米国特許第４，８７６，５０５Ａ号では、米国特許第４，６４４，２７０号において検討された近接センサを用いて、複数のタービンブレード列のシュラウドセグメント間のクリアランスを測定することを検討している。これは、臨界クリアランス状態が生じた場合に、オペレータが対策を講じることを可能にする。検討した測定手段以外では、ガスタービンで使用される他の既知のブレード列先端クリアランス測定法を、蒸気タービンでの使用に適合させることができる。このような測定法は、Ｔｈｏｒｓｔｅｎ  Ｐｆｉｓｔｅｒ他の「Ｆｉｂｅｒ  ｏｐｔｉｃ  ｌａｓｅｒ  Ｄｏｐｐｌｅｒ  ｄｉｓｔａｎｃｅ  ｓｅｎｓｏｒ  ｆｏｒ  ｉｎ−ｓｉｔｕ  ｔｉｐ  ｃｌｅａｒａｎｃｅ  ａｎｄ  ｖｉｂｒａｔｉｏｎ  ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  ｏｆ  ｔｕｒｂｏ  ｍａｃｈｉｎｅｓ」（１４ｔｈ  Ｉｎｔ．Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ  ｏｎ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  ｏｆ  Ｌａｓｅｒ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ  ｔｏ  Ｆｌｕｉｄ  Ｍｅｃｈａｎｉｃｓ  Ｌｉｓｂｏｎ，  Ｐｏｒｔｕｇａｌ，０７−１０  Ｊｕｌｙ，２００８）において検討されたような、光ファイバーレーザドップラー距離センサ、並びに容量性プローブ、誘導プローブ、三角測量に基づいた光学測定系、光学コヒーレンス・トモグラフ、及び飛行時間型測定法を含む。これらの解決策は、潜在的に望ましくない状態に近づいていることをオペレータに警報する望ましい手段を提供することができるが、典型的には負荷の変化をもたらす可能性がある修正措置には、通常、蒸気タービンを望まし動作ポイントから外れて作動させることが必要となる。
【０００４】
別の解決策が、欧州特許第２８２１５９３号により提供される。この解決策は、調整可能マウントを用いて蒸気タービンの内側ケーシングを位置合わせする方法及び装置を含む。蒸気タービンの作動中、内側ケーシングとロータとの間の軸方向クリアランスが測定され、次いで、この内側ケーシングとロータとの間の軸方向クリアランスが調整される。
【発明の概要】
【０００５】
連続したリアルタイムの測定を可能にし、許容差を超えた場合に警報を提供することも、又は動作の最適化を可能にすることもできる、蒸気タービンの段における軸方向変位量を推定するシステム及び方法が提供される。
【０００６】
この問題に対して、独立クレームの主題を利用して対処することを試みている。従属クレームでは、有利な実施形態が与えられる。
【０００７】
本開示は、蒸気タービン段の可動ブレード列と固定ベーン列との間の軸方向クリアランスを動的に推定する手段を提供する一般概念に基づいている。これは、蒸気タービンの構成要素の絶対又は相対軸方向膨張量の何れか又は両方を測定する３以上の膨張センサの出力に数値的手法を適用して、可動ブレード列と固定ベーン列との間の差分軸方向膨張量を推定することにより達成される。第１の状態のセットにおけるタービンの軸方向クリアランスに基づいて、推定された差分軸方向膨張量を用いて、タービン段の公称上固定のベーン列と回転ブレード列との間の実軸方向変位量を推定することができる。
【０００８】
１つの態様は、蒸気タービン段測定システムを提供し、該蒸気タービン段測定システムが、第１の端部及び第２の端部を有する外側ケーシングと、外側ケーシングによって収容される内側ケーシングと、内側ケーシングを外側ケーシングに軸方向で固定する支持アームと、内側ケーシングに固定されるベーン列と、外側ケーシングを通って第１の端部から第２の端部まで延び、及び内側ケーシングを通って延びて内側ケーシングとの間で流路を形成するロータと、ロータ上に保持されて流路内に延びるブレード列とを含む蒸気タービンを備え、ベーン列とブレード列とが段を形成する。蒸気タービン段測定システムが更に、軸方向変位量測定システムを備え、該軸方向変位量測定システムが、外側ケーシング絶対軸方向膨張センサと、内側−外側ケーシング差分軸方向膨張センサと、ロータ−外側ケーシング差分軸方向膨張センサと、コンピュータとを含む。コンピュータは、外側ケーシング絶対軸方向膨張センサ、内側−外側ケーシング差分軸方向膨張センサ及びロータ−外側ケーシング差分軸方向膨張センサから測定信号を受け取り、これらのセンサに基づいて、ベーン列とブレード列との間の絶対軸方向変位量又は相対軸方向変位量の何れか又は両方を計算するよう構成される。
【０００９】
これに関連して、コンピュータは、最新のコンピュータデバイスに限定されず、デジタル制御システムのモジュール又は計算機を含むあらゆる既知の電子的計算手段を含み、ここでコンピュータは、センサからのハードウェア入力、無線データ伝送、又はセンサデータをコンピュータに手動で伝達できる入力デバイスによるセンサ信号を受け取るよう構成することができる。
【００１０】
別の態様は、蒸気タービンの段を形成する固定ベーン列と回転ブレード列との間の蒸気タービンにおける軸方向変位量を計算する方法を提供する。本方法は、以下のステップを含む。
【００１１】
第１の端部及び第２の端部を有する外側ケーシングと、外側ケーシングによって収容される内側ケーシングと、内側ケーシングを外側ケーシングに軸方向で固定する支持アームと、内側ケーシングに固定されるベーン列と、外側ケーシングを通って第１の端部から第２の端部まで延び及び内側ケーシングを通って延びて内側ケーシングとの間で流路を形成するロータと、ロータ上に保持されて流路内に延び、ベーン列と段を形成するブレード列とを含む蒸気タービンを提供するステップ（ａ）。
【００１２】
推定外側ケーシング軸方向膨張測定値を用いて段における外側ケーシング軸方向膨張量を計算し、該計算した外側ケーシング軸方向膨張量及び推定内側−外側ケーシング差分軸方向膨張量を用いて、支持アームと、支持アーム及び第２の端部間の内側ケーシングのポイントとの間の内側ケーシングの軸方向膨張量を計算し、計算した内側ケーシングの軸方向膨張量を用いて、内側ケーシングの計算した軸方向膨張量からのベーン列における軸方向膨張量を計算することにより、ベーン列での軸方向膨張量を計算するステップ（ｂ）。
【００１３】
推定外側ケーシング軸方向膨張量及びロータの推定軸方向膨張量からロータの軸方向膨張量を計算し、次いで、ロータの計算した軸方向膨張量に係数を適用することでブレード列での軸方向膨張量を計算することにより、ブレード列での軸方向膨張量を計算するステップ（ｃ）。
【００１４】
１つの態様において、蒸気タービンは更に、内側ケーシングに固定されたベーンキャリアを含み、ベーン列は、ベーンキャリアを用いて内側ケーシングに固定される。
【００１５】
１つの態様において、ステップ（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の後、段の相対軸方向変位量が、ステップ（ｂ）のベーン列での軸方向膨張量と、ステップ（ｃ）のブレード列での軸方向膨張量との間の差から計算される。
【００１６】
別の態様において、ステップ（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に加えて、本方法は、ベーン列のゼロ軸方向膨張のゼロ基準ポイントと、ブレード列のゼロ軸方向膨張のゼロ基準ポイントとを設定するステップを含む。次いで、これらの基準ポイントを用いて、これら基準ポイント間の差から段の列の計算した相対軸方向変位量を減算することにより、段の絶対軸方向クリアランスを計算する。
【００１７】
別の態様は、以下の特徴のうちの１又はそれ以上を含み、すなわち、内側ケーシングの計算した軸方向膨張量を用いて、内側ケーシングの計算した軸方向膨張量からのベーン列における軸方向膨張量を計算することが、内側ケーシングの計算した軸方向膨張量と、蒸気タービン負荷の関数である係数との乗算を含み、外側ケーシング軸方向膨張量の推定が、外側ケーシング絶対軸方向膨張センサを使用し、
外側ケーシング軸方向膨張測定値が、第１の端部において推定され、内側−外側ケーシング差分軸方向膨張値の推定が、内側−外側ケーシング差分軸方向膨張センサを使用し、ロータの軸方向膨張値の推定が、ロータ−外側ケーシング差分軸方向膨張センサを使用し、支持アームと第２の端部との間の内側ケーシングのポイントが、段に半径方向で隣接しており、ロータの計算した軸方向膨張量が、第１の端部と第２の端部との間のロータの絶対軸方向膨張量である。
【００１８】
本発明の別の目的は、従来技術の欠点又は不利点を克服又は少なくとも改善すること、或いは有用な代替手段を提供することである。
【００１９】
本開示の他の態様及び利点は、本発明の例示的な実施形態を例証として示した添付図面を参照しながら、以下の説明から明らかになるであろう。
【００２０】
例証として、本開示の実施形態について、添付図面を参照しながら以下でより深く説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本開示の例示的な実施形態が適用された蒸気タービンの概略図。
【図２】本開示の例示的な実施形態が適用されたベーンキャリアを有する蒸気タービンの概略図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
ここで、全体を通じて同じ参照符号が同じ要素を指すのに使用される図面を参照しながら、本開示の例示的な実施形態について説明する。以下の説明において、本開示の十分な理解を提供するために、説明の目的で多数の具体的な詳細事項が記載されている。しかしながら、本開示は、これらの具体的な詳細事項なしで実施することができ、本明細書で開示される例示的な実施形態に限定されない。
【００２３】
本明細書では、絶対、差分及び相対的膨張量測定値について言及される。絶対軸方向膨張量測定値は、その位置が温度による影響を受けない又は温度による影響を無視できる１つのポイントと、温度による直接的な影響を受ける位置の別のポイントとの間での差分位置測定値であるとされ、差分軸方向膨張測定値は、双方ともその位置が温度による影響を受ける２つのポイントの間の位置変化での測定値を意味し、他方、相対膨張量測定値は、その位置が温度による直接的な影響を受けるポイントと、その位置が温度による直接的な影響を受ける場合もあれば受けない場合もあるポイントとの間の測定値を意味する。
【００２４】
図１に示す例示的な実施形態では、蒸気タービンは、外側ケーシング１２と、該外側ケーシング１２によって覆われ且つ支持アーム１３により軸方向で外側ケーシング１２に固定される内側ケーシング１４と、内側ケーシング１４によって保持されるベーン列１８と、外側ケーシング１２及び内側ケーシング１４を通って延びて内側ケーシング１４との間に流路を形成するロータ２０と、流路においてロータ２０により保持される可動ブレードとを備える。このような蒸気タービン１０において、タービン段は、上流側ベーン列１８と下流側のブレード列２１の組合せとして定められる。
【００２５】
図１に示す例示的な実施形態は、外側ケーシング絶対軸方向膨張センサ（ＯＣ−Ａｂｓ）２２と、内側−外側ケーシング差分軸方向膨張センサ（ＩＮ／ＯＣ−ＤＥ１）２４と、ロータ−外側ケーシング差分軸方向膨張センサ（Ｒ／ＯＣ−ＤＥ）２８とを含む、最低限の３つの膨張センサを備える。
【００２６】
外側ケーシング絶対軸方向膨張センサ２２は、外側ケーシング１２の第１の軸方向端部に位置し、外側ケーシング１２の絶対軸方向膨張量を測定するよう構成されている。
【００２７】
内側−外側ケーシング差分軸方向膨張センサ２４は、測定されるタービン段に半径方向で隣接した位置にある。内側ケーシング１４は、支持アーム１３により外側ケーシング１２に固定され、該支持アームは、内側ケーシング１４を軸方向で外側ケーシング１２に固定するので、内側−外側ケーシング差分軸方向膨張センサ２４によって測定される軸方向変位量は、測定点と支持アーム１３との間の内側ケーシングの変位量である。このセンサから隣接する段の軸方向変位量を推定することができるが、段が内側−外側ケーシング差分軸方向膨張センサ２４の位置から軸方向のオフセットが大きいほど、推定値の精度が低くなる。それでも尚、内側−外側ケーシング差分軸方向膨張センサの円周方向の配置は、変位量計算の精度に対する影響がごく僅かである。
【００２８】
ロータ−外側ケーシング差分軸方向膨張センサ２８は、第１の軸方向端部から遠位にある外側ケーシング１２の第２の軸方向端部に位置し、更に、軸方向の差分軸方向膨張量を測定するよう構成される。
【００２９】
膨張センサの各々は、蒸気タービン１０とその周辺において通常見られる０．１ｍｍよりも大きい膨張を測定可能な何れかの既知のタイプとすることができる。このような膨張センサは、限定ではないが、誘導技術に基づくセンサを含む。
【００３０】
例示的な実施形態では、蒸気タービン段の段５の固定ベーン列１８及び回転ブレード列２１の軸方向変位量は、外側ケーシング絶対軸方向膨張センサ２２、蒸気タービン１０の段５に半径方向に隣接して位置する内側−外側ケーシング差分軸方向膨張センサ２４及び外側ケーシング差分軸方向膨張センサ２８を用いて計算される。この例示的な実施形態では、膨張は、外側ケーシング絶対軸方向膨張センサ２２が位置する第１の軸方向端部の方向から、外側ケーシング差分軸方向膨張センサ２８が位置する第２の軸方向端部まで起こるものとする。例示的な方法は以下の通りである。
【００３１】
第１のステップとして、段５の位置付近での内側ケーシング１４の膨張量、従って、段５の一部を形成するベーン列１８の軸方向膨張量を推定する必要がある。最初に、式（１）を用いてこのポイントでの絶対外側ケーシング膨張量（ＯＣ−ａｂｓ）を計算し、ここでＫ１は、蒸気タービン１０の外側ケーシング絶対軸方向膨張センサ２２と段５の間の軸方向長さを外側ケーシング絶対軸方向膨張センサ２２と外側ケーシング差分軸方向膨張センサ２８との間の軸方向長さで除算した比である。Ｋ１は更に、例えば、圧力歪み又は非線形的熱膨張に起因したケーシング歪みに対して補正することができる。
【００３２】
ＯＣ−ａｂｓｓｔａｇ５＝Ｋ１ｘＯＣ−ａｂｓ（２２）−（１）
次のステップは、支持アーム１３と内側−外側ケーシング差分軸方向膨張センサ２４との間での外側ケーシング１２に対して内側ケーシング１４との外側ケーシングの軸方向膨張量を加えることである。このようにして、段５付近の内側ケーシングの絶対軸方向膨張量を式（２）に示すように推定することができる。
【００３３】
ＩＣ−ａｂｓｓｔａｇ５＝ＯＣ−ａｂｓｓｔａｇ５＋ＩＮ／ＯＣ−ＤＥｓｔａｇ５（２４）−（２）
式（２）の結果から、内側ケーシングの絶対軸方向膨張量（ＩＣ−ａｂｓｓｔａｇ５）に外側ケーシング差分軸方向膨張センサ２４の軸方向変位量を考慮に入れた係数（Ｋ２）を乗算することによって、段５のベーン列の軸方向変位量を推定することができる。
【００３４】
ＶＣｓｔａｇ５−ａｂｓ＝Ｋ２ｘＩＣ−ａｂｓｓｔａｇ５−（３ａ）
第２のステップ又は他のステップとして、回転ブレード列の軸方向変位量を推定する。
【００３５】
最初に、式（５）に示すように外側ケーシング絶対軸方向膨張センサ２２及び外側ケーシング差分軸方向膨張センサ２８を用いて、外側ケーシングの軸方向極端間のロータの軸方向変位量（Ｒ−ａｂｓ）を推定する。
【００３６】
Ｒ−ａｂｓ＝ＯＣ−ａｂｓ（２２）＋Ｒ／ＯＣ−ＤＥ（２８）−（４）
次に、ロータの絶対軸方向変位量（Ｒ−ａｂｓ）に係数Ｋ３を適用することにより、式（５）において段５での絶対変位量（Ｒ５−ａｂｓ）が推定される。係数Ｋ３は、蒸気タービン１０の外側ケーシング絶対軸方向膨張センサ２２と段５の回転ブレード列との間の軸方向長さを外側ケーシング絶対軸方向膨張センサ２２と外側ケーシング差分軸方向膨張センサ２８との間の軸方向長さで除算した比である。作動中のロータ２０の温度プロファイルは、均一ではなく、更にロータは、熱膨張係数が異なる２つ以上の材料からなることができるので、係数Ｋ３は、予測又は実測の動作状態に合わせて調整する経験的手段により、純粋公比から調整することができる。
【００３７】
Ｒ５−ａｂｓ＝Ｋ３ｘＲ−ａｂｓ−（５）
例示的な実施形態では、次いで、式（３）で得られた固定ベーン列の軸方向膨張量から、式（５）で得られた回転ブレード列の軸方向膨張量を減算することにより、相対軸方向変位量が計算される。
【００３８】
ＤＥ５＝Ｒ５−ａｂｓ−ＶＣｓｔａｇ５−ａｂｓ−（６）
別の例示的な実施形態では、可動ブレード列の軸方向変位量（Ｒ−５ａｂｓｄａｔ）及び固定ベーン列の軸方向変位量（ＶＣｓｔａｇｅ５−ａｂｓｄａｔ）に対する基準値を最初に定義することにより、絶対軸方向クリアランスが計算される。一例として、基準値は、蒸気タービンが無負荷で作動温度まで予熱されているときに推定することができる。次いで、式（６）に基準値を組み込んだ式（７）を用いることにより、絶対軸方向変位量を推定することができる。
【００３９】
ＤＥ−５＝（Ｒ５−ａｂｓｄａｔ−ＶＣｓｔａｇ５−ａｂｓｄａｔ）−（Ｒ５−ａｂｓ−−ＶＣｓｔａｇ５−ａｂｓ−）−（７）
図２に示す例示的な実施形態では、ベーン列１８は、ベーンキャリア１６を用いて内側ケーシング１４により支持される。段変位量を推定するために、ベーンキャリア１６の熱膨張量を考慮に入れることが必要となる。これは、段５のベーン列の軸方向変位量（ＶＣｓｔｇ５−ａｂｓ）が推定された式（２）の結果に内側ケーシングの絶対軸方向膨張量（ＩＣ−ａｂｓｓｔａｇ５）と係数（Ｆｂｃ１（ｘ））の乗算を使用した修正式（３ｂ）によって行われる。
【００４０】
ＶＣｓｔａｇ５−ａｂｓ＝Ｆｂｃ１（ｘ）ｘＩＣ−ａｂｓｓｔａｇ５−（３ｂ）
ベーンキャリア１６は、該ベーンキャリア１６の軸方向長さに沿った可変の熱負荷に曝されるので、ベーンキャリア１６の長さに基づいた線形関数は、信頼できる結果をもたらさないことが分かった。その結果、例示的な実施形態では、係数Ｆｂｃ１（ｘ）は、負荷に経験的に基づいたものである。機械構成及び動作条件の両方に依存する経験的データは、経験的に、又は既知のシミュレーション技法の助けを借りて得ることができる。
【００４１】
次いで、ベーン列の軸方向変位量（ＶＣｓｔａｇｅ５−ａｂｓ）は、式（６）及び（７）において、段の相対軸方向変位量及び絶対軸方向クリアランスを推定するのに用いることができる。
【００４２】
本明細書では、最も実施可能な例示的な実施形態と考えられるものについて本開示を図示し説明してきたが、本開示は、他の形態でも具現化することができることは理解されるであろう。例えば、例示的な方法は、追加のベーンキャリア１６並びに使用される追加のセンサ、例えば、異なる円周方向位置での膨張量を測定するセンサにも適用することができる。従って、ベーン列１８及びブレード列２１の軸方向移動を測定するのに使用される内側−外側ケーシングセンサは、異なるセンサであるか、又は複数のセンサの組合せであってもよい。従って、本開示の実施形態は、全ての点において本発明の限定ではなくて例示であることを意図している。本開示の範囲は、上述の説明以外に添付の請求項によって指示され、その意味及び範囲並びに均等物の範囲内にある全ての変更が含まれるものとする。
【符号の説明】
【００４３】
１０  蒸気タービン
１２  外側ケーシング
１３  支持アーム
１４  内側ケーシング
１６  ベーンキャリア
１８  ベーン列
２０  ロータ
２１  ブレード列
２２  外側ケーシング絶対軸方向膨張センサ（ＯＣ−Ａｂｓ）
２４  内側−外側ケーシング差分軸方向膨張センサ（ＩＮ／ＯＣ−ＤＥ）
２８  ロータ−外側ケーシング差分軸方向膨張センサ（Ｒ／ＯＣ−ＤＥ）
【図１】
2017067068.tif 000003
【図２】
2017067068.tif 000004
【外国語明細書】
2017067068000001.pdf