(57)【要約】  本出願は、蒸気タービンシステムを提供する。蒸気タービンシステムは、ロータと、ロータの周りに配置された高圧セクションと、高圧セクションから延在する１つまたは複数の高圧抽出導管と、高圧抽出導管の各々に配置された高圧制御バルブと、ロータの周りに配置された中圧セクションと、中圧セクションから延在する１つまたは複数の中圧抽出導管と、中圧抽出導管の各々に配置された中圧制御バルブと、高圧制御バルブおよび中圧制御バルブと通信し、高圧制御バルブおよび中圧制御バルブのそれぞれの位置を選択的に調整して、ロータに作用する推力のバランスをとるように動作可能であるコントローラと、を含んでもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気タービンシステム（１０、１１０）であって、
ロータ（２０、１２０）と、
前記ロータ（２０、１２０）の周りに配置された高圧セクション（１４、１１４）と、
前記高圧セクション（１４、１１４）から延在し、１つまたは複数の高圧抽出蒸気流を導くように構成された１つまたは複数の高圧抽出導管（５２、１５２、５８、１５８）と、
前記高圧抽出導管（５２、１５２、５８、１５８）の各々に配置された高圧制御バルブ（１５６）と、
前記ロータ（２０、１２０）の周りに配置された中圧セクション（１６、１１６）と、
前記中圧セクション（１６、１１６）から延在し、１つまたは複数の中圧抽出蒸気流を導くように構成された１つまたは複数の中圧抽出導管（６４、１６４、７０、７６、１７０）と、
前記中圧抽出導管（６４、１６４、７０、７６、１７０）の各々に配置された中圧制御バルブ（１６８）と、
前記高圧制御バルブ（１５６）および前記中圧制御バルブ（１６８）と通信するコントローラ（１９２）であって、前記高圧制御バルブ（１５６）および前記中圧制御バルブ（１６８）のそれぞれの位置を選択的に調整して、前記ロータ（２０、１２０）に作用する推力のバランスをとるように動作可能であるコントローラ（１９２）と、
を含む蒸気タービンシステム（１０、１１０）。
【請求項２】
前記ロータ（２０、１２０）の周りに配置され、前記ロータ（２０、１２０）の推力ピストン（９０、１９０）と相互作用するように構成された推力軸受（８８、１８８）をさらに含む、請求項１に記載の蒸気タービンシステム（１０、１１０）。
【請求項３】
前記コントローラ（１９２）は、前記高圧制御バルブ（１５６）および前記中圧制御バルブ（１６８）の前記それぞれの位置を選択的に調整して、前記ロータ（２０、１２０）に作用する前記推力を所定の範囲内に維持するように動作可能である、請求項１に記載の蒸気タービンシステム（１０、１１０）。
【請求項４】
前記コントローラ（１９２）は、前記高圧制御バルブ（１５６）および前記中圧制御バルブ（１６８）の残りの前記それぞれの位置に少なくとも部分的に基づいて、前記高圧制御バルブ（１５６）および前記中圧制御バルブ（１６８）のうちの１つの前記位置を選択的に調整するように動作可能である、請求項１に記載の蒸気タービンシステム（１０、１１０）。
【請求項５】
蒸気源（２４、１２４）から前記高圧セクション（１４、１１４）の入口まで延在する高圧流入導管（２６、１２６）と、
前記高圧流入導管（２６、１２６）から前記高圧セクション（１４、１１４）の中間段まで延在する高圧バイパス導管（３０、１３０）と、
前記高圧バイパス導管（３０、１３０）に配置された過負荷バルブ（３２、１３２）と、
をさらに含む、請求項１に記載の蒸気タービンシステム（１０、１１０）。
【請求項６】
前記コントローラ（１９２）は、前記高圧制御バルブ（１５６）および前記中圧制御バルブ（１６８）の残りの前記それぞれの位置と前記過負荷バルブ（３２、１３２）の位置とに少なくとも部分的に基づいて、前記高圧制御バルブ（１５６）および前記中圧制御バルブ（１６８）のうちの１つの前記位置を選択的に調整するように動作可能である、請求項５に記載の蒸気タービンシステム（１０、１１０）。
【請求項７】
前記高圧抽出導管（５２、１５２、５８、１５８）は、前記高圧セクション（１４、１１４）の中間段から延在する第１の高圧抽出導管（５２、１５２）と、前記高圧セクション（１４、１１４）の最終段から延在する第２の高圧抽出導管（５８、１５８）と、を含み、前記高圧制御バルブは、前記第１の高圧抽出導管（５２、１５２）に配置された第１の制御バルブ（１５６）と、前記第２の高圧抽出導管（５８、１５８）に配置された第２の制御バルブ（１６２）と、を含む、請求項５に記載の蒸気タービンシステム（１０、１１０）。
【請求項８】
前記中圧抽出導管（６４、１６４、７０、７６、１７０）は、前記中圧セクション（１６、１１６）の第１の中間段から延在する第１の中圧抽出導管（６４、１６４）と、前記中圧セクション（１６、１１６）の第２の中間段から延在する第２の中圧抽出導管（７０、１７０）と、を含み、前記中圧制御バルブ（１６８）は、前記第１の中圧抽出導管（６４、１６４）に配置された第３の制御バルブ（１６８）と、前記第２の中圧抽出導管（７０、１７０）に配置された第４の制御バルブ（１７４）と、を含む、請求項６に記載の蒸気タービンシステム（１０、１１０）。
【請求項９】
前記コントローラ（１９２）は、前記第４の制御バルブ（１７４）が閉位置にある場合に、前記第３の制御バルブ（１６８）に閉位置または部分閉位置をとるように指示するように動作可能であり、前記コントローラ（１９２）は、前記第３の制御バルブ（１６８）が前記閉位置にある場合に、前記第４の制御バルブ（１７４）に前記閉位置または部分閉位置をとるように指示するように動作可能である、請求項８に記載の蒸気タービンシステム（１０、１１０）。
【請求項１０】
前記コントローラ（１９２）は、前記過負荷バルブ（３２、１３２）が全開位置にあり、前記第１の制御バルブ（１５６）が開位置にある場合に、前記第２の制御バルブ（１６２）に開位置をとるように指示し、前記第３の制御バルブ（１６８）に開位置をとるように指示し、前記第４の制御バルブ（１７４）に閉位置または部分閉位置をとるように指示するように動作可能であり、前記コントローラ（１９２）は、前記過負荷バルブ（３２、１３２）が全開位置にあり、前記第１の制御バルブ（１５６）、前記第２の制御バルブ（１６２）、および前記第３の制御バルブ（１６８）がそれぞれ開位置にある場合に、前記第４の制御バルブ（１７４）に前記閉位置または部分閉位置をとるように指示するように動作可能である、請求項８に記載の蒸気タービンシステム（１０、１１０）。
【請求項１１】
前記コントローラ（１９２）は、前記過負荷バルブ（３２、１３２）が全開位置にあり、前記第１の制御バルブ（１５６）が開位置にある場合に、前記第２の制御バルブ（１６２）に閉位置または部分閉位置をとるように指示し、前記第３の制御バルブ（１６８）に開位置をとるように指示し、前記第４の制御バルブ（１７４）に閉位置または部分閉位置をとるように指示するように動作可能である、請求項８に記載の蒸気タービンシステム（１０、１１０）。
【請求項１２】
前記コントローラ（１９２）は、前記過負荷バルブ（３２、１３２）が全開位置にあり、前記第１の制御バルブ（１５６）および前記第３の制御バルブ（１６８）がそれぞれ開位置にある場合に、前記第２の制御バルブ（１６２）に閉位置または部分閉位置をとるように指示し、前記第４の制御バルブ（１７４）に閉位置または部分閉位置をとるように指示するように動作可能である、請求項８に記載の蒸気タービンシステム（１０、１１０）。
【請求項１３】
前記第１の高圧抽出導管（５２、１５２）は、第１の高圧抽出蒸気流を第１の予熱器（５４、１５４）に導くように構成され、前記第２の高圧抽出導管（５８、１５８）は、第２の高圧抽出蒸気流を第２の予熱器（６０、１６０）に導くように構成され、前記第１の中圧抽出導管（６４、１６４）は、第１の中圧抽出蒸気流を第３の予熱器（６６、１６６）に導くように構成され、前記第２の中圧抽出導管（７０、１７０）は、第２の中圧抽出蒸気流を第４の予熱器（７２、１７２）に導くように構成される、請求項８に記載の蒸気タービンシステム（１０、１１０）。
【請求項１４】
前記ロータ（２０、１２０）の周りに配置された低圧セクション（１８、１１８）と、
前記低圧セクション（１８、１１８）から延在し、１つまたは複数の低圧抽出蒸気流を導くように構成された１つまたは複数の低圧抽出導管（８２、１８２）と、
前記低圧抽出導管（８２、１８２）の各々に配置された低圧制御バルブ（１８６）と、をさらに含み、
前記コントローラ（１９２）は、前記低圧制御バルブ（１８６）と通信し、前記コントローラ（１９２）は、前記高圧制御バルブ（１５６）、前記中圧制御バルブ（１６８）および前記低圧制御バルブ（１８６）のそれぞれの位置を選択的に調整して、前記ロータ（２０、１２０）に作用する推力のバランスをとるように動作可能である、請求項１に記載の蒸気タービンシステム（１０、１１０）。
【請求項１５】
蒸気タービンロータ（２０、１２０）推力のバランスをとるための方法であって、
ロータ（２０、１２０）と、前記ロータ（２０、１２０）の周りに配置された高圧セクション（１４、１１４）と、前記ロータ（２０、１２０）の周りに配置された中圧セクション（１６、１１６）と、を含む蒸気タービンを動作させるステップと、
１つまたは複数の高圧抽出導管（５２、１５２、５８、１５８）を介して１つまたは複数の高圧抽出蒸気流を導くステップと、
１つまたは複数の中圧抽出導管（６４、１６４、７０、７６、１７０）を介して１つまたは複数の中圧抽出蒸気流を導くステップと、
前記ロータ（２０、１２０）に作用する推力のバランスをとるために、前記高圧抽出導管（５２、１５２、５８、１５８）に配置された１つまたは複数の高圧制御バルブ（１５６）と、前記中圧抽出導管（６４、１６４、７０、７６、１７０）に配置された１つまたは複数の中圧制御バルブ（１６８）と、のそれぞれの位置を、コントローラ（１９２）を介して、選択的に調整するステップと、
を含む方法。
【請求項１６】
ロータ（２０、１２０）と、
前記ロータ（２０、１２０）の周りに配置された推力軸受（８８、１８８）と、
前記ロータ（２０、１２０）の周りに配置された高圧セクション（１４、１１４）と、
前記高圧セクション（１４、１１４）の中間段から延在する第１の高圧抽出導管（５２、１５２）と、
前記第１の高圧抽出導管（５２、１５２）に配置された第１の制御バルブ（１５６）と、
前記高圧セクション（１４、１１４）の最終段から延在する第２の高圧抽出導管（５８、１５８）と、
前記第２の高圧抽出導管（５８、１５８）に配置された第２の制御バルブ（１６２）と、
前記ロータ（２０、１２０）の周りに配置された中圧セクション（１６、１１６）と、
前記中圧セクション（１６、１１６）の第１の中間段から延在する第１の中圧抽出導管（６４、１６４）と、
前記第１の中圧抽出導管（６４、１６４）に配置された第３の制御バルブ（１６８）と、
前記中圧セクション（１６、１１６）の第２の中間段から延在する第２の中圧抽出導管（７０、１７０）と、
前記第２の中圧抽出導管（７０、１７０）に配置された第４の制御バルブ（１７４）と、
前記第１の制御バルブ（１５６）、前記第２の制御バルブ（１６２）、前記第３の制御バルブ（１６８）、および前記第４の制御バルブ（１７４）と通信するコントローラ（１９２）であって、前記第１の制御バルブ（１５６）、前記第２の制御バルブ（１６２）、前記第３の制御バルブ（１６８）、および前記第４の制御バルブ（１７４）のそれぞれの位置を選択的に調整して、前記ロータ（２０、１２０）に作用する推力のバランスをとるように動作可能であるコントローラ（１９２）と、
を含む蒸気タービンシステム（１０、１１０）。
【請求項１７】
前記コントローラ（１９２）は、前記第４の制御バルブ（１７４）が閉位置にある場合に、前記第３の制御バルブ（１６８）に閉位置または部分閉位置をとるように指示するように動作可能であり、前記コントローラ（１９２）は、前記第３の制御バルブ（１６８）が前記閉位置にある場合に、前記第４の制御バルブ（１７４）に前記閉位置または部分閉位置をとるように指示するように動作可能である、請求項１６に記載の蒸気タービンシステム（１０、１１０）。
【請求項１８】
蒸気源（２４、１２４）から前記高圧セクション（１４、１１４）の入口まで延在する高圧流入導管（２６、１２６）と、
前記高圧流入導管（２６、１２６）から前記高圧セクション（１４、１１４）の中間段まで延在する高圧バイパス導管（３０、１３０）と、
前記高圧バイパス導管（３０、１３０）に配置された過負荷バルブ（３２、１３２）と、をさらに含み、
前記コントローラ（１９２）は、前記第１の制御バルブ（１５６）、前記第２の制御バルブ（１６２）、前記第３の制御バルブ（１６８）、および前記第４の制御バルブ（１７４）の残りの前記それぞれの位置と、前記過負荷バルブ（３２、１３２）の位置と、に少なくとも部分的に基づいて、前記第１の制御バルブ（１５６）、前記第２の制御バルブ（１６２）、前記第３の制御バルブ（１６８）、および前記第４の制御バルブ（１７４）のうちの１つの前記位置を選択的に調整するように動作可能である、請求項１６記載の蒸気タービンシステム（１０、１１０）。
【請求項１９】
前記コントローラ（１９２）は、前記過負荷バルブ（３２、１３２）が全開位置にあり、前記第１の制御バルブ（１５６）が開位置にある場合に、前記第２の制御バルブ（１６２）に開位置をとるように指示し、前記第３の制御バルブ（１６８）に開位置をとるように指示し、前記第４の制御バルブ（１７４）に閉位置または部分閉位置をとるように指示するように動作可能であり、前記コントローラ（１９２）は、前記過負荷バルブ（３２、１３２）が全開位置にあり、前記第１の制御バルブ（１５６）、前記第２の制御バルブ（１６２）、および前記第３の制御バルブ（１６８）がそれぞれ開位置にある場合に、前記第４の制御バルブ（１７４）に前記閉位置または部分閉位置をとるように指示するように動作可能である、請求項１８に記載の蒸気タービンシステム（１０、１１０）。
【請求項２０】
前記第１の高圧抽出導管（５２、１５２）は、第１の高圧抽出蒸気流を第１の予熱器（５４、１５４）に導くように構成され、前記第２の高圧抽出導管（５８、１５８）は、第２の高圧抽出蒸気流を第２の予熱器（６０、１６０）に導くように構成され、前記第１の中圧抽出導管（６４、１６４）は、第１の中圧抽出蒸気流を第３の予熱器（６６、１６６）に導くように構成され、前記第２の中圧抽出導管（７０、１７０）は、第２の中圧抽出蒸気流を第４の予熱器（７２、１７２）に導くように構成される、請求項１６に記載の蒸気タービンシステム（１０、１１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、一般に蒸気タービンに関し、より具体的には、蒸気タービンロータ推力の動的バランスのためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気タービンは、そこを流れる蒸気から仕事を抽出するように構成された、高圧セクション、中圧セクション、低圧セクションなどのたくさんのセクションを含んでもよい。高圧セクション、中圧セクション、および低圧セクションは、蒸気タービンの共通ロータの周りに配置し、ロータを回転させるように構成することができる。蒸気タービンの動作中、高圧セクション、中圧セクション、および低圧セクションのそれぞれによって推力が発生する可能性があり、これらの推力値の合計により、蒸気タービンのロータに作用する正味推力が生じる可能性がある。
【０００３】
特定の蒸気タービンは、蒸気タービンの固定支持構造体によって支持され、蒸気タービンのロータ周りの推力ピストンと相互作用するように構成された推力軸受を含んでもよい。このようにして、推力軸受と推力ピストンは、ロータに作用する正味推力のバランスをとり、それにより蒸気タービンの安全な動作を可能にする。既存の推力軸受構成は、通常動作中に蒸気タービンロータ推力の適切なバランスと制御を提供するが、過渡動作中の蒸気タービンの正味推力のバランスに一定の課題が存在する場合がある。過渡動作の例には、蒸気タービンの過負荷バルブが全開位置にあり、高圧セクションの制御段階で部分アーク動作があり、蒸気タービンのヒーターがオフ状態にあることが含まれる。過渡動作により、蒸気タービンのロータ推力が大幅に増加する場合があり、例えば、絶対推力（＋／−）が２００ｋＮを超えると、推力軸受が損傷するおそれがある。このような損傷を防ぐために、特定の蒸気タービンでは、高推力荷重軸受またはより大きな軸受面積（すなわち、より大きな直径の推力ピストンと推力軸受）を使用する場合がある。しかし、高推力荷重軸受を使用すると蒸気タービンのコストが高くなり、軸受面積を大きくすると推力ピストンからの漏れが増加し、蒸気タービンの効率が低下する可能性がある。さらに、これらの対策を実施する場合でも、高推力によりタービントリップが発生することがあり、発電所の利用可能性に影響を与える可能性がある。
【０００４】
したがって、通常動作および過渡動作の両方の間に蒸気タービンロータ推力のバランスをとるための改善されたシステムおよび方法が望まれている。そのようなシステムおよび方法は、蒸気タービンの機械的損失を最小限に抑え、熱消費率を改善する費用効果の高い方法で蒸気タービンロータ推力の動的バランスを提供することができる。加えて、そのようなシステムおよび方法は、推力ピストンからの漏れを最小限にし、したがって蒸気タービンの効率を改善するサイズの従来の推力軸受の使用を可能にすることができる。さらに、そのようなシステムおよび方法は、推力軸受の損傷を抑制し、蒸気タービンが安全で信頼できる方法で動作できるようにする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１５／０２１８９７４号
【発明の概要】
【０００６】
このように、本出願は、蒸気タービンシステムを提供する。蒸気タービンシステムは、ロータと、ロータの周りに配置された高圧セクションと、高圧セクションから延在し、１つまたは複数の高圧抽出蒸気流を導くように構成された１つまたは複数の高圧抽出導管と、高圧抽出導管の各々に配置された高圧制御バルブと、ロータの周りに配置された中圧セクションと、中圧セクションから延在し、１つまたは複数の中圧抽出蒸気流を導くように構成された１つまたは複数の中圧抽出導管と、中圧抽出導管の各々に配置された中圧制御バルブと、高圧制御バルブおよび中圧制御バルブと通信するコントローラと、を含んでもよい。コントローラは、高圧制御バルブおよび中圧制御バルブのそれぞれの位置を選択的に調整して、ロータに作用する推力のバランスをとるように動作可能であってもよい。
【０００７】
本出願はさらに、蒸気タービンロータ推力のバランスをとるための方法を提供する。本方法は、ロータと、ロータの周りに配置された高圧セクションと、ロータの周りに配置された中圧セクションと、を含む蒸気タービンを動作させるステップと、１つまたは複数の高圧抽出導管を介して１つまたは複数の高圧抽出蒸気流を導くステップと、１つまたは複数の中圧抽出導管を介して１つまたは複数の中圧抽出蒸気流を導くステップと、を含んでもよい。本方法はまた、ロータに作用する推力のバランスをとるために、高圧抽出導管に配置された１つまたは複数の高圧制御バルブと、中圧抽出導管に配置された１つまたは複数の中圧制御バルブと、のそれぞれの位置を、コントローラを介して、選択的に調整するステップを含んでもよい。
【０００８】
本出願はさらに、蒸気タービンシステムを提供する。蒸気タービンシステムは、ロータと、ロータの周りに配置された推力軸受と、ロータの周りに配置された高圧セクションと、高圧セクションの中間段から延在する第１の高圧抽出導管と、第１の高圧抽出導管に配置された第１の制御バルブと、高圧セクションの最終段から延在する第２の高圧抽出導管と、第２の高圧抽出導管に配置された第２の制御バルブと、ロータの周りに配置された中圧セクションと、中圧セクションの第１の中間段から延在する第１の中圧抽出導管と、第１の中圧抽出導管に配置された第３の制御バルブと、中圧セクションの第２の中間段から延在する第２の中圧抽出導管と、第２の中圧抽出導管に配置された第４の制御バルブと、第１の制御バルブ、第２の制御バルブ、第３の制御バルブ、および第４の制御バルブと通信するコントローラと、を含んでもよい。コントローラは、第１の制御バルブ、第２の制御バルブ、第３の制御バルブ、および第４の制御バルブのそれぞれの位置を選択的に調整して、ロータに作用する推力のバランスをとるように動作可能であってもよい。
【０００９】
本出願のこれらのおよび他の特徴ならびに改良は、いくつかの図面および添付の特許請求の範囲と併せて、以下の詳細な説明を検討することにより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】高圧セクション、中圧セクション、および低圧セクションを有する蒸気タービンを含む蒸気タービンシステムの概略図である。
【図２】本明細書で説明される蒸気タービンシステムの概略図であり、蒸気タービンシステムは、高圧セクション、中圧セクション、および低圧セクションを有する蒸気タービンと、蒸気タービン用の推力制御システムと、を含む。
【図３】図２の蒸気タービンシステムの例示的な使用の推力制御図であり、抽出導管の制御バルブの位置の影響、バイパス導管の過負荷バルブの位置の影響、および結果として生じる平衡推力を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
ここで図面を参照すると、いくつかの図を通して類似の符号は類似の要素を指しており、図１が、蒸気タービンシステム１０の一例の概略図を示している。蒸気タービンシステム１０は、たくさんのセクションを有する蒸気タービン１２を含んでもよい。特定の実施形態では、図示するように、蒸気タービン１２は、高圧（ＨＰ）セクション１４、中圧（ＩＰ）セクション１６、および低圧（ＬＰ）セクション１８を含んでもよい。他の実施形態では、蒸気タービン１２の他のセクションおよび他の圧力を使用してもよい。ＨＰセクション１４、ＩＰセクション１６、およびＬＰセクション１８は、蒸気タービン１２の共通ロータ２０の周りに配置され、蒸気タービン１２の動作中にロータ２０を回転させるように構成されてもよい。ＨＰセクション１４、ＩＰセクション１６、およびＬＰセクション１８はそれぞれ、ロータ２０の周りに配置された多数の固定ノズルと、ロータ２０と共に回転するように構成された多数のブレードと、を有する多数の段を含んでもよい。蒸気タービン１２の動作中、ロータ２０の回転が、発電機２２を駆動して電力を生成することができる。蒸気タービン１２の他の構成要素および他の構成を使用してもよい。
【００１２】
図示するように、蒸気タービン１２のＨＰセクション１４は、蒸気源２４から高圧高温蒸気を受け取ることができる。特定の実施形態では、蒸気源２４はボイラーであってもよいが、蒸気を生成するように構成された他の構成要素を使用してもよい。蒸気は、図示するように、蒸気源２４からＨＰセクション１４の入口まで延在する高圧（ＨＰ）流入導管２６を介してＨＰセクション１４に提供することができる。１つまたは複数の高圧（ＨＰ）流入バルブ２８をＨＰ流入導管２６に配置し、蒸気源２４からＨＰセクション１４の入口への蒸気の流れを選択的に制御するように構成することができる。特定の実施形態では、ＨＰ流入バルブ２８は制御バルブであってもよいが、他のタイプのバルブを使用してもよい。蒸気は、ロータ２０の回転により蒸気から仕事が抽出され、それにより発電機２２を駆動するように、ＨＰセクション１４の様々な段を通って流れることができる。特定の実施形態では、図示するように、高圧（ＨＰ）バイパス導管３０は、ＨＰセクション１４の入口の上流の位置のＨＰ流入導管２６からＨＰセクション１４の中間段（すなわち、第１段の後であって最終段の前の段）まで延在してもよい。このようにして、蒸気の追加の流れを蒸気源２４からＨＰセクション１４の中間段に直接送達することができる。過負荷バルブ３２は、ＨＰバイパス導管３０に配置され、蒸気源２４からＨＰセクション１４の中間段への追加の蒸気の流れを選択的に制御するように構成されてもよい。特定の実施形態では、過負荷バルブ３２は制御バルブであってもよいが、他の種類のバルブを使用してもよい。いくつかの実施形態では、ＨＰバイパス導管３０および過負荷バルブ３２は省略されてもよい。ＨＰセクション１４の段を通って流れた後に、蒸気は、ＨＰセクション１４の出口の周りに配置された高圧（ＨＰ）出口導管３４を通ってＨＰセクション１４から出ることができる。特定の実施形態では、図示するように、ＨＰセクション１４を出る蒸気の少なくとも一部は、蒸気の温度を上昇させるために再熱器３６に導かれてもよい。
【００１３】
蒸気タービン１２のＩＰセクション１６は、再熱器３６から再加熱蒸気を受け取ることができる。再加熱された蒸気は、図示するように再熱器３６からＩＰセクション１６の入口まで延在する中圧（ＩＰ）流入導管３８を介してＩＰセクション１６に供給されてもよい。１つまたは複数の中圧（ＩＰ）流入バルブ４０をＩＰ流入導管３８に配置し、再熱器３６からＩＰセクション１６の入口への再加熱蒸気の流れを選択的に制御するように構成することができる。特定の実施形態では、ＩＰ流入バルブ４０は制御バルブであってもよいが、他のタイプのバルブを使用してもよい。蒸気は、ロータ２０の回転により蒸気から仕事が抽出され、それにより発電機２２を駆動するように、ＩＰセクション１６の様々な段を通って流れることができる。ＩＰセクション１６の段を通って流れた後に、蒸気は、ＩＰセクション１６の出口の周りにそれぞれ配置された一対の中圧（ＩＰ）出口導管４２を通ってＩＰセクション１６から出ることができる。図示するように、ＩＰセクション１６を出る蒸気は、ＩＰ出口導管４２を介してクロスオーバー導管４４に導かれてもよい。
【００１４】
蒸気タービン１２のＬＰセクション１８は、ＩＰセクション１６から蒸気を受け取ることができる。再加熱された蒸気は、図示するように、ＩＰセクション１６からＬＰセクション１８の入口まで延在するクロスオーバー導管４４を介してＬＰセクション１８に供給されてもよい。蒸気は、ロータ２０の回転により蒸気から仕事が抽出され、それにより発電機２２を駆動するように、ＬＰセクション１８の様々な段を通って流れることができる。ＬＰセクション１８の段を通って流れた後に、蒸気は、ＬＰセクション１８の出口の周りにそれぞれ配置された一対の低圧（ＬＰ）出口導管４６を通ってＬＰセクション１８から出ることができる。図示するように、ＬＰセクション１８を出る蒸気は、ＬＰ出口導管４６を介して凝縮器入口導管４８に導かれてもよい。凝縮器入口導管４８は、蒸気を凝縮して液体水にするように構成された凝縮器５０に蒸気を導くことができる。液体水は、凝縮器５０から蒸気源２４に導かれてもよく、蒸気源２４は、蒸気タービン１２内で後で使用するために液体水を蒸気に戻すことができる。特定の実施形態では、液体水は、凝縮器５０から、１つまたは複数の予熱器５４、６０、６６、７２、７８、８４を通り、次いで蒸気源２４に導かれてもよい。
【００１５】
図示するように、蒸気タービンシステム１０は、ＨＰセクション１４、ＩＰセクション１６、および／またはＬＰセクション１８から蒸気のたくさんの流れを抽出するように構成されたたくさんの抽出導管を含んでもよい。６つの抽出導管が示されており、ＨＰセクション１４から２つの抽出導管が延在し、ＩＰセクション１６から３つの抽出導管が延在し、ＬＰセクション１８から１つの抽出導管が延在しているが、任意の数の抽出導管と抽出導管の任意の位置が使用されてもよい。抽出導管は、予熱、ボイラー給水ポンプのタービン動作、プロセス抽出、地域暖房抽出、および／または他の用途など、様々な用途に蒸気を提供することができる。図示する実施形態によれば、第１の高圧（ＨＰ）抽出導管５２は、ＨＰセクション１４の中間段（すなわち、第１段の後であって最終段の前の段）から延在し、そこを通る第１の高圧（ＨＰ）抽出蒸気流を導くように構成されてもよい。特定の実施形態では、第１のＨＰ抽出導管５２は、第１のＨＰ抽出蒸気流を第１の予熱器５４に導くことができ、第１の予熱器５４は、第１のＨＰ抽出蒸気流を使用して、凝縮器５０からの液体水の流れなどの別の流れを加熱するように構成されている。第１のチェックバルブ５６は、第１のＨＰ抽出導管５２上に配置され、ＨＰセクション１４から第１の予熱器５４への第１のＨＰ抽出蒸気流の一方向流を可能にするように構成されてもよい。第２の高圧（ＨＰ）抽出導管５８は、ＨＰセクション１４の最終段から延在し、そこを通る第２の高圧（ＨＰ）抽出蒸気流を導くように構成されてもよい。特定の実施形態では、第２のＨＰ抽出導管５８は、第２のＨＰ抽出蒸気流を第２の予熱器６０に導くことができ、第２の予熱器６０は、第２のＨＰ抽出蒸気流を使用して、凝縮器５０からの液体水の流れなどの別の流れを加熱するように構成されている。第２のチェックバルブ６２は、第２のＨＰ抽出導管５８に配置され、ＨＰセクション１４から第２の予熱器６０への第２のＨＰ抽出蒸気流の一方向流を可能にするように構成されてもよい。
【００１６】
第１の中圧（ＩＰ）抽出導管６４は、ＩＰセクション１６の第１の中間段（すなわち、第１段の後であって最終段の前の段）から延在し、そこを通る第１の中圧（ＩＰ）抽出蒸気流を導くように構成されてもよい。特定の実施形態では、第１のＩＰ抽出導管６４は、第１のＩＰ抽出蒸気流を第３の予熱器６６に導くことができ、第３の予熱器６６は、第１のＩＰ抽出蒸気流を使用して、凝縮器５０からの液体水の流れなどの別の流れを加熱するように構成されている。第３のチェックバルブ６８は、第１のＩＰ抽出導管６４に配置され、ＩＰセクション１６から第３の予熱器６６への第１のＩＰ抽出蒸気流の一方向流を可能にするように構成されてもよい。第２の中圧（ＩＰ）抽出導管７０は、ＩＰセクション１６の第２の中間段から延在し、そこを通る第２の中圧（ＩＰ）抽出蒸気流を導くように構成されてもよい。特定の実施形態では、第２のＩＰ抽出導管７０は、第２のＩＰ抽出蒸気流を第４の予熱器７２に導くことができ、第４の予熱器７２は、第２のＩＰ抽出蒸気流を使用して、凝縮器５０からの液体水の流れなどの別の流れを加熱するように構成されている。第４のチェックバルブ７４は、第２のＩＰ抽出導管７０に配置され、ＩＰセクション１６から第４の予熱器７２への第２のＩＰ抽出蒸気流の一方向流を可能にするように構成されてもよい。第３の中圧（ＩＰ）抽出導管７６は、ＩＰセクション１６の最終段から延在し、そこを通る第３の中圧（ＩＰ）抽出蒸気流を導くように構成されてもよい。特定の実施形態では、第３のＩＰ抽出導管７６は、第３のＩＰ抽出蒸気流を第５の予熱器７８に導くことができ、第５の予熱器７８は、第３のＩＰ抽出蒸気流を使用して、凝縮器５０からの液体水の流れなどの別の流れを加熱するように構成されている。第５のチェックバルブ８０は、第３のＩＰ抽出導管７６に配置され、ＩＰセクション１６から第５の予熱器７８への第３のＩＰ抽出蒸気流の一方向流を可能にするように構成されてもよい。
【００１７】
図示するように、第１の低圧（ＬＰ）抽出導管８２は、ＬＰセクション１８の１つまたは複数の中間段（すなわち、第１段の後であって最終段の前の段）から延在し、そこを通る第１の低圧（ＬＰ）抽出蒸気流を導くように構成されてもよい。特定の実施形態では、第１のＬＰ抽出導管８２は、第１のＬＰ抽出蒸気流を第６の予熱器８４に導くことができ、第６の予熱器８４は、第１のＬＰ抽出蒸気流を使用して、凝縮器５０からの液体水の流れなどの別の流れを加熱するように構成されている。第６のチェックバルブ８６は、第１のＬＰ抽出導管８２に配置され、ＬＰセクション１８から第６の予熱器８４への第１のＬＰ抽出蒸気流の一方向流を可能にするように構成されてもよい。
【００１８】
蒸気タービン１２の動作中、ＨＰセクション１４、ＩＰセクション１６、およびＬＰセクション１８の各々によって推力が発生する可能性があり、これらの推力値の合計により、蒸気タービン１２のロータ２０に作用する正味推力が生じる可能性がある。図示するように、蒸気タービンシステム１０は、ロータ２０の周りに配置された推力軸受８８を含んでもよい。推力軸受８８は、蒸気タービン１２の動作中に推力軸受８８の軸方向位置が維持されるように、蒸気タービン１２の固定支持構造体によって支持されてもよい。推力軸受８８は、蒸気タービン１２の動作中にロータ２０の推力ピストン９０と相互作用するように構成されてもよい。このようにして、推力軸受８８は、蒸気タービン１２の通常動作中にロータ２０に作用する正味推力のバランスをとることができる。しかしながら、蒸気タービン１２の過渡動作中に、推力軸受８８は、蒸気タービンの正味推力を効果的に均衡させない場合があり、２００ｋＮを超える絶対推力（＋／−）上昇などの蒸気タービンロータ推力の著しい増加により損傷する場合がある。例えば、過負荷バルブ３２が全開位置にあり、予熱器５４、６０、６６、７２、７８、８４の１つまたは複数がオフ状態にある場合には、推力軸受８８は、蒸気タービンの正味推力のバランスをとるのに効果的でない場合がある。
【００１９】
図２は、本明細書で説明することができる蒸気タービンシステム１１０の一実施形態を示している。蒸気タービンシステム１１０は、たくさんのセクションを有する蒸気タービン１１２を含んでもよい。特定の実施形態では、図示するように、蒸気タービン１１２は、高圧（ＨＰ）セクション１１４、中圧（ＩＰ）セクション１１６、および低圧（ＬＰ）セクション１１８を含んでもよい。他の実施形態では、蒸気タービン１１２の他のセクションおよび他の圧力を使用してもよい。図示する実施形態によれば、ＨＰセクション１１４はシングルフローＨＰセクションであり、ＩＰセクション１１６はダブルフローＩＰセクションであり、ＬＰセクション１１８はダブルフローＬＰセクションである。ＨＰセクション１１４、ＩＰセクション１１６、およびＬＰセクション１１８は、他の実施形態に従って様々な構成（例えば、シングルフローまたはダブルフロー）であってもよいことが理解されよう。ＨＰセクション１１４、ＩＰセクション１１６、およびＬＰセクション１１８は、蒸気タービン１１２の共通ロータ１２０の周りに配置することができ、蒸気タービン１１２の動作中にロータ１２０を回転させるように構成されてもよい。ＨＰセクション１１４、ＩＰセクション１１６、およびＬＰセクション１１８はそれぞれ、ロータ１２０の周りに配置された多数の固定ノズルと、ロータ１２０と共に回転するように構成された多数のブレードと、を有する多数の段を含んでもよい。蒸気タービン１１２の動作中、ロータ１２０の回転が、発電機１２２を駆動して電力を生成することができる。蒸気タービン１１２の他の構成要素および他の構成を使用してもよい。以下に説明するように、蒸気タービンシステム１１０はまた、蒸気タービンロータ推力の動的平衡を提供するように構成された推力制御システムを含んでもよい。
【００２０】
図示するように、蒸気タービン１１２のＨＰセクション１１４は、蒸気源１２４から高圧高温蒸気を受け取ることができる。特定の実施形態では、蒸気源１２４はボイラーであってもよいが、蒸気を生成するように構成された他の構成要素を使用してもよい。蒸気は、図示するように、蒸気源１２４からＨＰセクション１１４の入口まで延在する高圧（ＨＰ）流入導管１２６を介してＨＰセクション１１４に供給されてもよい。１つまたは複数の高圧（ＨＰ）流入バルブ１２８をＨＰ流入導管１２６に配置し、蒸気源１２４からＨＰセクション１１４の入口への蒸気の流れを選択的に制御するように構成することができる。特定の実施形態では、ＨＰ流入バルブ１２８は制御バルブであってもよいが、他のタイプのバルブを使用してもよい。蒸気は、ロータ１２０の回転により蒸気から仕事が抽出され、それにより発電機１２２を駆動するように、ＨＰセクション１１４の様々な段階を通って流れることができる。特定の実施形態では、図示するように、高圧（ＨＰ）バイパス導管１３０は、ＨＰセクション１１４の入口の上流の位置のＨＰ流入導管１２６からＨＰセクション１１４の中間段（すなわち、第１段の後であって最終段の前の段）まで延在してもよい。このようにして、追加の蒸気の流れを蒸気源１２４からＨＰセクション１１４の中間段に直接送達することができる。過負荷バルブ１３２は、ＨＰバイパス導管１３０に配置され、蒸気源１２４からＨＰセクション１１４の中間段への蒸気の追加の流れを選択的に制御するように構成されてもよい。特定の実施形態では、過負荷バルブ１３２は制御バルブであってもよいが、他のタイプのバルブを使用してもよい。いくつかの実施形態では、ＨＰバイパス導管１３０および過負荷バルブ１３２は省略されてもよい。ＨＰセクション１１４の段を通って流れた後に、蒸気は、ＨＰセクション１１４の出口の周りに配置された高圧（ＨＰ）出口導管１３４を通ってＨＰセクション１１４から出ることができる。特定の実施形態では、図示するように、ＨＰセクション１１４を出る蒸気の少なくとも一部は、蒸気の温度を上昇させるために再熱器１３６に導かれてもよい。
【００２１】
蒸気タービン１１２のＩＰセクション１１６は、再熱器１３６から再加熱蒸気を受け取ることができる。再加熱蒸気は、図示するように、再熱器１３６からＩＰセクション１１６の入口まで延在する中圧（ＩＰ）流入導管１３８を介してＩＰセクション１１６に供給されてもよい。１つまたは複数の中圧（ＩＰ）流入バルブ１４０は、ＩＰ流入導管１３８に配置され、再熱器１３６からＩＰセクション１１６の入口への再加熱蒸気の流れを選択的に制御するように構成することができる。特定の実施形態では、ＩＰ流入バルブ１４０は制御バルブであってもよいが、他のタイプのバルブを使用してもよい。蒸気は、ロータ１２０の回転により蒸気から仕事が抽出され、それにより発電機１２２を駆動するように、ＩＰセクション１１６の様々な段を通って流れることができる。ＩＰセクション１１６の段を通って流れた後に、蒸気は、ＩＰセクション１１６の出口の周りにそれぞれ配置された一対の中圧（ＩＰ）出口導管１４２を通ってＩＰセクション１１６から出ることができる。図示するように、ＩＰセクション１１６を出る蒸気は、ＩＰ出口導管１４２を介してクロスオーバー導管１４４に導かれてもよい。
【００２２】
蒸気タービン１１２のＬＰセクション１１８は、ＩＰセクション１１６から蒸気を受け取ることができる。再加熱された蒸気は、図示するように、ＩＰセクション１１６からＬＰセクション１１８の入口まで延在するクロスオーバー導管１４４を介してＬＰセクション１１８に供給されてもよい。蒸気は、ロータ１２０の回転により蒸気から仕事が抽出され、それにより発電機１２２を駆動するように、ＬＰセクション１１８の様々な段階を通って流れることができる。ＬＰセクション１１８の段を通って流れた後に、蒸気は、ＬＰセクション１１８の出口の周りにそれぞれ配置された一対の低圧（ＬＰ）出口導管１４６を通ってＬＰセクション１１８から出ることができる。図示するように、ＬＰセクション１１８を出る蒸気は、ＬＰ出口導管１４６を介して凝縮器入口導管１４８に導かれてもよい。凝縮器入口導管１４８は、蒸気を凝縮して液体水にするように構成された凝縮器１５０に蒸気を導くことができる。液体水は、凝縮器１５０から蒸気源１２４に送られ、蒸気源１２４は、蒸気タービン１１２内で後で使用するために液体水を蒸気に戻すことができる。特定の実施形態では、液体水は、凝縮器１５０から、１つまたは複数の予熱器１５４、１６０、１６６、１７２、１７８、１８４を通り、次いで蒸気源１２４に導かれてもよい。
【００２３】
図示するように、蒸気タービンシステム１１０は、ＨＰセクション１１４、ＩＰセクション１１６、および／またはＬＰセクション１１８から蒸気のたくさんの流れを抽出するように構成されたたくさんの抽出導管を含んでもよい。６つの抽出導管が示されており、ＨＰセクション１１４から２つの抽出導管が延在し、ＩＰセクション１１６から３つの抽出導管が延在し、ＬＰセクション１１８から１つの抽出導管が延在しているが、任意の数の抽出導管と抽出導管の任意の位置が使用されてもよい。抽出導管は、予熱、ボイラー給水ポンプのタービン動作、プロセス抽出、地域暖房抽出、および／または他の用途など、様々な用途に蒸気を提供することができる。図示する実施形態によれば、第１の高圧（ＨＰ）抽出導管１５２は、ＨＰセクション１１４の中間段（すなわち、第１段の後であって最終段の前の段）から延在し、そこを通る第１の高圧（ＨＰ）抽出蒸気流を導くように構成されてもよい。特定の実施形態では、第１のＨＰ抽出導管１５２は、第１のＨＰ抽出蒸気流を第１の予熱器１５４に導くことができ、第１の予熱器１５４は、第１のＨＰ抽出蒸気流を使用して、凝縮器１５０からの液体水の流れなどの別の流れを加熱するように構成されている。第１の制御バルブ１５６は、第１のＨＰ抽出導管１５２に配置され、ＨＰセクション１１４から第１の予熱器１５４への第１のＨＰ抽出蒸気流の流れを選択的に制御するように構成されてもよい。第２の高圧（ＨＰ）抽出導管１５８は、ＨＰセクション１１４の最終段から延在し、第２の高圧（ＨＰ）抽出蒸気流を導くように構成されてもよい。特定の実施形態では、第２のＨＰ抽出導管１５８は、第２のＨＰ抽出蒸気流を第２の予熱器１６０に導くことができ、第２の予熱器１６０は、第２のＨＰ抽出蒸気流を使用して、凝縮器１５０からの液体水の流れなどの別の流れを加熱するように構成されている。第２の制御バルブ１６２は、第２のＨＰ抽出導管１５８に配置され、ＨＰセクション１１４から第２の予熱器１６０への第２のＨＰ抽出蒸気流の流れを選択的に制御するように構成されてもよい。
【００２４】
第１の中圧（ＩＰ）抽出導管１６４は、ＩＰセクション１１６の第１の中間段（すなわち、第１段の後であって最終段の前の段）から延在し、そこを通る第１の中圧（ＩＰ）抽出蒸気流を導くように構成されてもよい。特定の実施形態では、第１のＩＰ抽出導管１６４は、第１のＩＰ抽出蒸気流を第３の予熱器１６６に導くことができ、第３の予熱器１６６は、第１のＩＰ抽出蒸気流を使用して、凝縮器１５０からの液体水の流れなどの別の流れを加熱するように構成されている。第３の制御バルブ１６８は、第１のＩＰ抽出導管１６４に配置され、ＩＰセクション１１６から第３の予熱器１６６への第１のＩＰ抽出蒸気流の流れを選択的に制御するように構成されてもよい。第２の中圧（ＩＰ）抽出導管１７０は、ＩＰセクション１１６の第２の中間段から延在し、そこを通る蒸気の第２の中圧（ＩＰ）抽出蒸気流を導くように構成されてもよい。特定の実施形態では、第２のＩＰ抽出導管１７０は、第２のＩＰ抽出蒸気流を第４の予熱器１７２に導くことができ、第４の予熱器１７２は、第２のＩＰ抽出蒸気流を使用して、凝縮器１５０からの液体水の流れなどの別の流れを加熱するように構成されている。第４の制御バルブ１７４は、第２のＩＰ抽出導管１７０に配置され、ＩＰセクション１１６から第４の予熱器１７２への第２のＩＰ抽出蒸気流の流れを選択的に制御するように構成されてもよい。第３の中圧（ＩＰ）抽出導管１７６は、ＩＰセクション１１６の最終段から延在し、そこを通る第３の中圧（ＩＰ）抽出蒸気流を導くように構成されてもよい。特定の実施形態では、第３のＩＰ抽出導管１７６は、第３のＩＰ抽出蒸気流を第５の予熱器１７８に導くことができ、第５の予熱器１７８は、第３のＩＰ抽出蒸気流を使用して、凝縮器１５０からの液体水の流れなどの別の流れを加熱するように構成されている。第５の制御バルブ１８０は、第３のＩＰ抽出導管１７６に配置され、ＩＰセクション１１６から第５の予熱器１７８への第３のＩＰ抽出蒸気流の流れを選択的に制御するように構成されてもよい。
【００２５】
図示するように、第１の低圧（ＬＰ）抽出導管１８２は、ＬＰセクション１１８の１つまたは複数の中間段（すなわち、第１段の後であって最終段の前の段）から延在し、そこを通る第１の低圧（ＬＰ）抽出蒸気流を導くように構成されてもよい。特定の実施形態では、第１のＬＰ抽出導管１８２は、第１のＬＰ抽出蒸気流を第６の予熱器１８４に導くことができ、第６の予熱器１８４は、第１のＬＰ抽出蒸気流を使用して、凝縮器１５０からの液体水の流れなどの別の流れを加熱するように構成されている。第６の制御バルブ１８６は、第１のＬＰ抽出導管１８２に配置され、ＬＰセクション１１８から第６の予熱器１８４への蒸気の第１のＬＰ抽出蒸気流の一方向流を可能にするように構成されてもよい。
【００２６】
蒸気タービン１１２の動作中、ＨＰセクション１１４、ＩＰセクション１１６、およびＬＰセクション１１８の各々によって推力が発生する可能性があり、これらの推力値の合計により、蒸気タービン１１２のロータ１２０に作用する正味推力が生じる可能性がある。図示するように、蒸気タービンシステム１１０は、ロータ１２０の周りに配置された推力軸受１８８を含んでもよい。推力軸受１８８は、蒸気タービン１１２の動作中に推力軸受１８８の軸方向位置が維持されるように、蒸気タービン１１２の固定支持構造体によって支持されてもよい。推力軸受１８８は、蒸気タービン１１２の動作中にロータ１２０の推力ピストン１９０と相互作用するように構成されてもよい。このようにして、推力軸受１８８は、蒸気タービン１１２の通常動作中にロータ１２０に作用する正味推力のバランスをとることができる。
【００２７】
図示するように、蒸気タービンシステム１１０はまた、過負荷バルブ１３２、第１の予熱器１５４、第２の予熱器１６０、第３の予熱器１６６、第４の予熱器１７２、第５の予熱器１７８、第６の予熱器１８４、第１の制御バルブ１５６、第２の制御バルブ１６２、第３の制御バルブ１６８、第４の制御バルブ１７４、第５の制御バルブ１８０、および第６の制御バルブ１８６と動作可能に通信する電子コントローラ１９２を含んでもよい。コントローラ１９２は、予熱器１５４、１６０、１６６、１７２、１７８、１８４および制御バルブ１５６、１６２、１６８、１７４、１８０、１８６に電気的および／または通信可能に結合することができ、そのような構成要素の動作を制御するためデジタル産業解決策を提供することができる。本明細書で使用する「コントローラ」という用語は、１つまたは複数の第１の構成要素の動作位置または動作状態に対応する入力信号を受信し、１つまたは複数の第２の構成要素の動作位置または動作状態を制御するために、１つまたは複数の第２の構成要素の動作位置または動作状態に対応する出力信号を送信する装置を指す。コントローラ１９２は、１つまたは複数のプロセッサおよび／またはメモリ構成要素を含んでもよい。コントローラ１９２は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの組み合わせで適切に実装されてもよい。コントローラ１９２のソフトウェアまたはファームウェアの実施実装は、本明細書で説明される様々な機能を実行するように任意の適切なプログラミング言語で書かれたコンピュータ実行可能命令または機械実行可能命令を含んでもよい。コントローラ１９２のハードウェア実施実装は、本明細書で説明される様々な機能を実行するためにコンピュータ実行可能または機械実行可能命令を実行するように構成されてもよい。コントローラ１９２は、限定はしないが、中央処理装置（ＣＰＵ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、縮小命令セットコンピュータ（ＲＩＳＣ）、複合命令セットコンピュータ（ＣＩＳＣ）、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、またはこれらの任意の組み合わせを含んでもよい。いくつかの実施形態では、コントローラ１９２は、蒸気タービンシステム１１０の様々な態様を制御するように動作可能な蒸気タービンシステムコントローラであってもよい。いくつかの実施形態では、コントローラ１９２は、蒸気タービンシステム１１０を含む発電所全体の様々な態様を制御するように動作可能な発電所システムコントローラであってもよい。いくつかの実施形態では、コントローラ１９２は、本明細書に記載の動作をデジタル制御するように構成されたデジタルコマンド制御（ＤＣＣ）システムの一部であってもよい。
【００２８】
コントローラ１９２は、蒸気タービン１１２の過渡動作中に蒸気タービンロータ推力を動的に制御しバランスをとるように動作可能であってもよい。例えば、コントローラ１９２は、過負荷バルブ１３２が全開位置にあり、かつ／あるいは予熱器１５４、１６０、１６６、１７２、１７８、１８４のうちの１つまたは複数がオフ状態にある場合に、蒸気タービンの正味推力を効果的に制御しバランスをとることができる。特に、コントローラ１９２は、過負荷バルブ１３２の位置（すなわち、「オン」もしくは「開」位置、「オフ」もしくは「閉」位置、または「オン」もしくは「開」位置と「オフ」もしくは「閉」位置との間の「中間」もしくは「部分閉」位置）ならびに／あるいは予熱器１５４、１６０、１６６、１７２、１７８、１８４のうちの１つまたは複数の動作状態（すなわち、「オン」状態または「オフ」状態）に基づいて、制御バルブ１５６、１６２、１６８、１７４、１８０、１８６のうちの１つまたは複数の位置（すなわち、「オン」もしくは「開」位置、「オフ」もしくは「閉」位置、または「オン」もしくは「開」位置と「オフ」もしくは「閉」位置との間の「中間」もしくは「部分閉」位置）を選択的に調整することにより、ＨＰセクション１１４、ＩＰセクション１１６、および／またはＬＰセクション１１８からそれぞれの予熱器１５４、１６０、１６６、１７２、１７８、１８４に流れる抽出蒸気流を動的に制御することができる。このようにして、コントローラ１９２によって提供される動的制御は、蒸気タービンの正味推力を所望の所定範囲内に維持することができ、それにより、蒸気タービン１１２の過渡動作中の推力増加により推力軸受１８８が損傷しないようにすることができる。制御バルブ１５６、１６２、１６８、１７４、１８０、１８６、推力軸受１８８、およびコントローラ１９２は、蒸気タービンシステム１１０の推力制御システムを集合的に形成してもよい。
【００２９】
コントローラ１９２は、予熱器１５４、１６０、１６６、１７２、１７８、１８４および制御バルブ１５６、１６２、１６８、１７４、１８０、１８６のうちの１つまたは複数から、動作状態またはその動作位置を示す１つまたは複数の入力信号を受信することができる。そのような入力信号に少なくとも部分的に基づいて、コントローラは、予熱器１５４、１６０、１６６、１７２、１７８、１８４および制御バルブ１５６、１６２、１６８、１７４、１８０、１８６のうちの１つまたは複数に、そのような構成要素に所望の動作状態または動作位置をとるように指示する１つまたは複数の出力信号を送ることができる。このようにして、コントローラ１９２は、蒸気タービンの正味推力を所定の所定範囲内に維持するために、様々な動作構成において、予熱器１５４、１６０、１６６、１７２、１７８、１８４のそれぞれの動作状態、および制御バルブ１５６、１６２、１６８、１７４、１８０、１８６の動作位置を制御することができる。
【００３０】
例えば、蒸気タービンシステム１１０が、第４の予熱器１７２がオフ状態にあり（すなわち、第４の制御バルブ１７４がオフまたは閉位置にある）、第３の予熱器１６６がオン状態にある（すなわち、第３の制御バルブ１６８がオンまたは開位置にある）構成で動作した場合には、結果として生じる推力の増加が望ましくないほど高くなる可能性があり、かつ／または蒸気タービンの正味推力が所望の範囲外になる可能性がある。特定の実施形態では、コントローラ１９２は、第４の予熱器１７２がオフ状態にある場合に第３の予熱器１６６にオフ状態をとるように指示するように動作可能であってもよい。言い換えれば、コントローラ１９２は、第４の制御バルブ１７４がオフまたは閉位置にある場合に、第３の制御バルブ１６８にオフまたは閉位置をとるように指示するように動作可能であってもよい。特定の実施形態では、必要な推力バランスに応じて、部分閉位置を使用してもよい。例えば、コントローラ１９２は、第４の制御バルブ１７４がオフまたは閉位置にある場合に、第３の制御バルブ１６８にオフもしくは閉位置または部分閉位置をとるように指示するように動作可能であってもよい。このようにして、コントローラ１９２は、推力軸受１８８が損傷しないように、望ましくない高い推力増加を防止し、および／または蒸気タービンの正味推力を所望の範囲内に維持することができる。
【００３１】
別の例として、蒸気タービンシステム１１０が、第３の予熱器１６６がオフ状態にあり（すなわち、第３の制御バルブ１６８がオフまたは閉位置にある）、第４の予熱器１７２がオン状態にある（すなわち、第４の制御バルブ１７４がオンまたは開位置にある）構成で動作した場合には、結果として生じる推力の増加が望ましくないほど高くなる可能性があり、かつ／または蒸気タービンの正味推力が所望の範囲外になる可能性がある。特定の実施形態では、コントローラ１９２は、第３の予熱器１６６がオフ状態にある場合に第４の予熱器１７２にオフ状態をとるように指示するように動作可能であってもよい。言い換えれば、コントローラ１９２は、第３の制御バルブ１６８がオフまたは閉位置にある場合に、第４の制御バルブ１７４がオフまたは閉位置をとるように指示するように動作可能であってもよい。特定の実施形態では、必要な推力バランスに応じて、部分閉位置を使用してもよい。例えば、コントローラ１９２は、第３の制御バルブ１６８がオフまたは閉位置にある場合に、第４の制御バルブ１７４をオフもしくは閉位置または部分閉位置をとるように指示するように動作することができる。このようにして、コントローラ１９２は、推力軸受１８８が損傷しないように、望ましくない高い推力増加を防止し、および／または蒸気タービンの正味推力を所望の範囲内に維持することができる。
【００３２】
さらなる例として、蒸気タービンシステム１１０が、過負荷バルブ１３２が全開位置にあり、第１の予熱器１５４がオン状態にある（すなわち、第１の制御バルブ１５６がオンまたは開位置にある）構成で動作した場合には、結果として生じる推力の増加が望ましくないほど高くなる可能性があり、かつ／または蒸気タービンの正味推力が所望の範囲外になる可能性がある。特定の実施形態では、コントローラ１９２は、過負荷バルブ１３２が全開位置にあり、第１の予熱器１５４がオン状態にある場合に、第２の予熱器１６０にオン状態をとるように指示し、第３の予熱器１６６にオン状態をとるように指示し、第４の予熱器１７２にオフ状態をとるように指示するように動作可能であってもよい。言い換えれば、コントローラ１９２は、過負荷バルブ１３２が全開位置にあり、第１の制御バルブ１５６がオンまたは開位置にある場合に、第２の制御バルブ１６２にオンまたは開位置をとるように指示し、第３の制御バルブ１６８にオンまたは開位置をとるように指示し、第４の制御バルブ１７４にオフまたは閉位置をとるように指示するように動作可能であってもよい。このようにして、コントローラ１９２は、推力軸受１８８が損傷しないように、望ましくない高い推力増加を防止し、および／または蒸気タービンの正味推力を所望の範囲内に維持することができる。特定の実施形態では、コントローラ１９２は、過負荷バルブ１３２が全開位置にあり、第１の予熱器１５４がオン状態にある場合に、第２の予熱器１６０にオフ状態をとるように指示し、第３の予熱器１６６にオン状態をとるように指示し、第４の予熱器１７２にオフ状態をとるように指示するように動作可能であってもよい。言い換えれば、コントローラ１９２は、過負荷バルブ１３２が全開位置にあり、第１の制御バルブ１５６がオンまたは開位置にある場合に、第２の制御バルブ１６２にオフまたは閉位置をとるように指示し、第３の制御バルブ１６８にオンまたは開位置をとるように指示し、第４の制御バルブ１７４にオフまたは閉位置をとるように指示するように動作可能であってもよい。このようにして、コントローラ１９２は、推力軸受１８８が損傷しないように、望ましくない高い推力増加を防止し、および／または蒸気タービンの正味推力を所望の範囲内に維持することができる。
【００３３】
別の例として、蒸気タービンシステム１１０が、過負荷バルブ１３２が全開位置にあり、第１の予熱器１５４、第２の予熱器１６０、第３の予熱器１６６、および第４の予熱器１７２がそれぞれオン状態にある（すなわち、第１の制御バルブ１５６、第２の制御バルブ１６２、第３の制御バルブ１６８、および第４の制御バルブ１７４がそれぞれオンまたは開位置にある）構成で動作した場合には、結果として生じる推力の増加が望ましくないほど高くなる可能性があり、かつ／または蒸気タービンの正味推力が所望の範囲外になる可能性がある。特定の実施形態では、コントローラ１９２は、過負荷バルブ１３２が全開位置にあり、第１の予熱器１５４、第２の予熱器１６０、および第３の予熱器１６６がそれぞれオン状態にある場合に、第４の予熱器１７２にオフ状態をとるように指示するように動作可能であってもよい。言い換えれば、コントローラ１９２は、過負荷バルブ１３２が全開位置にあり、第１の制御バルブ１５６、第２の制御バルブ１６２、および第３の制御バルブ１６８がそれぞれオンまたは開位置にある場合に、第４の制御バルブ１７４にオフまたは閉位置をとるように指示するように動作可能であってもよい。このようにして、コントローラ１９２は、推力軸受１８８が損傷しないように、望ましくない高い推力増加を防止し、および／または蒸気タービンの正味推力を所望の範囲内に維持することができる。特定の実施形態では、コントローラ１９２は、過負荷バルブ１３２が全開位置にあり、第１の予熱器１５４および第３の予熱器１６６がそれぞれオン状態にある場合に、第２の予熱器１６０および第４の予熱器１７２にそれぞれオフ状態をとるように指示するように動作可能であってもよい。言い換えれば、コントローラ１９２は、過負荷バルブ１３２が全開位置にあり、第１の制御バルブ１５６および第３の制御バルブ１６８がそれぞれオンまたは開位置にある場合に、第２の制御バルブ１６２および第４の制御バルブ１７４にそれぞれオフまたは閉位置をとるように指示するように動作可能であってもよい。このようにして、コントローラ１９２は、推力軸受１８８が損傷しないように、望ましくない高い推力増加を防止し、および／または蒸気タービンの正味推力を所望の範囲内に維持することができる。
【００３４】
図３は、蒸気タービンシステム１１０の例示的な使用の推力制御図である。特に、推力制御図は、第４の制御バルブ１７４の位置の推力衝撃ＴＩＣＶ、過負荷バルブ１３２の位置の推力衝撃ＴＩＯＶ、および蒸気タービン１１２の動作中に結果として生じる平衡推力ＢＴを示す。図示するように、蒸気タービン１１２の様々な動作状態において、第４の制御バルブ１７４の位置の推力衝撃ＴＩＣＶが、過負荷バルブ１３２の位置の推力衝撃ＴＩＯＶをバランスまたは実質的にバランスさせ、その結果、平衡推力ＢＴを所望の所定の範囲内に維持することができる。蒸気タービン１１２がそのボイラー最大連続定格（ＢＭＣＲ）で動作する場合に、過負荷バルブ１３２は部分開位置にあってもよく、第４の制御バルブ１７４は部分閉位置にあってもよい。例えば、第４の制御バルブ１７４は、３５％閉位置にあってもよい。蒸気タービン１１２がそのトリップ限界で動作する場合に、過負荷バルブ１３２は部分開位置にあってもよく、第４の制御バルブ１７４は部分閉位置にあってもよい。例えば、第４の制御バルブ１７４は、６５％閉位置にあってもよい。蒸気タービン１１２の過渡動作中に、過負荷バルブ１３２は全開位置（すなわち、１００％開位置）にあってもよく、第４の制御バルブ１７４は全閉位置（すなわち、１００％閉位置）にあってもよい。このようにして、第４の制御バルブ１７４の位置を、過負荷バルブ１３２の位置に少なくとも部分的に基づいて、上述のようにコントローラ１９２を介して調整することができ、そのようにして第４の制御バルブ１７４の位置の推力衝撃ＴＩＣＶが、過負荷バルブ１３２の位置の推力衝撃ＴＩＯＶとバランスまたは実質的にバランスし、結果として生じる平衡推力ＢＴが所望の所定範囲内に維持される。
【００３５】
このように、本明細書に記載の蒸気タービンシステム１１０および関連する方法は、通常動作および過渡動作の両方の間に蒸気タービンロータ推力のバランスをとるための改善されたシステムおよび方法を提供する。上述のように、蒸気タービンシステム１１０の制御バルブ１５６、１６２、１６８、１７４、１８０、１８６、推力軸受１８８、およびコントローラ１９２は、蒸気タービン１１２の機械的損失を最小限に抑え、熱消費率を改善する費用効果の高い方法で蒸気タービンロータ推力の動的バランスを提供する、推力制御システムを集合的に形成することができる。さらに、本明細書で説明する蒸気タービンシステム１１０および方法は、推力ピストン１９０からの漏れを最小限に抑え、したがって蒸気タービン１１２の効率を改善するサイズで従来の推力軸受１８８の使用を可能にすることができる。さらに、本明細書で説明する蒸気タービンシステム１１０および方法は、推力軸受１８８の損傷を抑制し、蒸気タービン１１２が安全かつ信頼できる方法で動作することを可能にすることができる。
【００３６】
以上はあくまでも本出願の特定の実施形態にのみ関することは、明らかである。当業者であれば、以下の特許請求の範囲およびその均等物によって定められる本発明の一般的な趣旨および範囲から逸脱することなく、本明細書において数多くの変更および修正を行うことが可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１０  蒸気タービンシステム
１２  蒸気タービン
１４  高圧（ＨＰ）セクション
１６  中圧（ＩＰ）セクション
１８  低圧（ＬＰ）セクション
２０  ロータ、共通ロータ
２２  発電機
２４  蒸気源
２６  高圧（ＨＰ）流入導管
２８  高圧（ＨＰ）流入バルブ
３０  高圧（ＨＰ）バイパス導管
３２  過負荷バルブ
３４  高圧（ＨＰ）出口導管
３６  再熱器
３８  中圧（ＩＰ）流入導管
４０  中圧（ＩＰ）流入バルブ
４２  ＩＰ出口導管
４４  クロスオーバー導管
４６  ＬＰ出口導管
４８  凝縮器入口導管
５０  凝縮器
５２  第１の高圧（ＨＰ）抽出導管
５４  第１の予熱器
５６  第１のチェックバルブ
５８  第２の高圧（ＨＰ）抽出導管
６０  第２の予熱器
６２  第２のチェックバルブ
６４  第１の中圧（ＩＰ）抽出導管
６６  第３の予熱器／予熱器
６８  第３のチェックバルブ
７０  第２の中圧（ＩＰ）抽出導管
７２  第４の予熱器／予熱器
７４  第４のチェックバルブ
７６  第３の中圧（ＩＰ）抽出導管
７８  第５の予熱器／予熱器
８０  第５のチェックバルブ
８２  第１の低圧（ＬＰ）抽出導管
８４  第６の予熱器
８６  第６のチェックバルブ
８８  推力軸受
９０  推力ピストン
１１０  蒸気タービンシステム
１１２  蒸気タービン
１１４  高圧（ＨＰ）セクション
１１６  中圧（ＩＰ）セクション
１１８  低圧（ＬＰ）セクション
１２０  ロータ、共通ロータ
１２２  発電機
１２４  蒸気源
１２６  高圧（ＨＰ）流入導管
１２８  高圧（ＨＰ）流入バルブ
１３０  高圧（ＨＰ）バイパス導管
１３２  過負荷バルブ
１３４  高圧（ＨＰ）出口導管
１３６  再熱器
１３８  中圧（ＩＰ）流入導管
１４０  中圧（ＩＰ）流入バルブ
１４２  中圧（ＩＰ）出口導管
１４４  クロスオーバー導管
１４６  低圧（ＬＰ）出口導管
１４８  凝縮器入口導管
１５０  凝縮器
１５２  第１の高圧（ＨＰ）抽出導管
１５４  第１の予熱器
１５６  第１の制御バルブ
１５８  第２の高圧（ＨＰ）抽出導管
１６０  第２の予熱器
１６２  第２の制御バルブ
１６４  第１の中圧（ＩＰ）抽出導管
１６６  第３の予熱器
１６８  第３の制御バルブ
１７０  第２の中圧（ＩＰ）抽出導管
１７２  第４の予熱器
１７４  第４の制御バルブ
１７６  第３の中圧（ＩＰ）抽出導管
１７８  第５の予熱器
１８０  第５の制御バルブ
１８２  第１の低圧（ＬＰ）抽出導管
１８４  第６の予熱器
１８６  第６の制御バルブ
１８８  推力軸受
１９０  推力ピストン
１９２  電子コントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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