CN113574249A - 蒸汽涡轮叶片、蒸汽涡轮及其运行方法 - Google Patents

蒸汽涡轮叶片、蒸汽涡轮及其运行方法 Download PDF

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Abstract

本发明的蒸汽涡轮叶片具备：叶片主体(61)，沿径向延伸，且与该径向正交的截面形状呈叶片形；及加热器(H)，具有以沿着叶片主体(61)内的叶片形的后缘(Er)延伸的方式配置的电热丝。根据该结构，能够更进一步减小由附着于蒸汽涡轮叶片(60)的表面的湿气所引起的效率下降。

Description

蒸汽涡轮叶片、蒸汽涡轮及其运行方法
技术领域
本发明涉及一种蒸汽涡轮叶片、蒸汽涡轮及其运行方法。
本申请对2019年5月31日在日本申请的日本特愿2019-101997号主张优先权，并将其内容援用于此。
背景技术
在蒸汽涡轮的静叶片中，有时随着蒸汽的流通而水滴附着于其表面。这种水滴在叶片面上形成水膜，该水膜从静叶片的后缘释放到蒸汽中，在高速蒸汽环境下微细化而成为粗大液滴。粗大液滴随着蒸汽的流动而流向下游侧。若液滴与下游侧的部件(例如，动叶片等)碰撞，则产生被称为腐蚀的损伤或对动叶片的旋转的制动效果，可能会对蒸汽涡轮的稳定运行带来故障或者使蒸汽涡轮的效率下降。作为用于避免产生这种液滴(湿气)的技术，例如已知有下述专利文献1中所记载的技术。专利文献1中所记载的装置的特征在于，通过对静叶片的正压面的宽范围进行加热而使如上所述的湿气蒸发。
以往技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第5703082号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
然而，在上述专利文献1中所记载的装置中，旨在通过对正压面的宽范围进行加热而使湿气完全蒸发。因此，加热中所需要的能量会变得过大。其结果，基于去除湿气的效率的提高被加热中所需要的能量抵消，作为蒸汽涡轮整体的效率提高可能会受限。
本发明是为了解决上述课题而完成的，其目的在于提供一种能够更进一步减小由液相引起的效率下降的蒸汽涡轮叶片、蒸汽涡轮及其运行方法。
用于解决技术课题的手段
根据本发明的一方式所涉及的蒸汽涡轮叶片具备：叶片主体，沿径向延伸，且与该径向正交的截面形状呈叶片形；及加热器，具有以沿着所述叶片主体内的所述叶片形的后缘延伸的方式配置的电热丝。
在此，在蒸汽涡轮的运行过程中，微细的水滴附着于叶片主体的表面。这种水滴在叶片主体的表面上形成水膜或水路。这些水膜或水路沿着蒸汽的流动在叶片主体的表面上朝向下游侧(即，后缘侧)移动。根据上述结构，在这种水膜集中产生的后缘设置有电热丝。通过对该电热丝通电，水膜被加热而全部蒸发或者其至少一部分蒸发。当水膜的一部分蒸发时，由于从液相向气相的相变化所伴随的体积膨胀效果而在水膜的内部发生爆炸，通过该爆炸所伴随的撕裂而该水膜微细化。并且，由于由加热所引起的温度上升而水膜的表面张力下降，这也有助于水膜的微细化。如此，通过水膜微细化或蒸发，即使这些液膜向下游侧被吹散，也由于其微细而能够将对下游侧的结构物产生的损伤或制动效果抑制为较小。并且，在上述结构中，即使不使水滴完全蒸发，也通过基于加热的局部性的蒸发效果而能够将液膜微细化，从而也能够抑制加热中所需要的能量。
在上述蒸汽涡轮叶片中，可以如下：所述叶片主体由弯曲的状态的板材形成，该板材通过作为与所述后缘相反的一侧的端缘的前缘为弯曲的状态并且相互对置的面彼此为在所述后缘侧抵接的状态来形成所述叶片形，所述电热丝被夹持于所述对置的面彼此之间。
根据上述结构，通过弯曲板材并且使后缘侧的端面相互抵接来形成叶片形。另外，电热丝被夹持于抵接的面彼此之间。由此，能够稳定地固定电热丝，并且能够简单且廉价地获得蒸汽涡轮叶片。
上述蒸汽涡轮叶片可以如下：所述叶片主体具有：第一部分，包括作为与所述后缘相反的一侧的端缘的前缘；第二部分，包括所述后缘，并且设置有所述电热丝；及隔热绝缘部，设置于所述第一部分与所述第二部分之间，且将该第一部分与该第二部分之间进行热绝缘和电绝缘。
根据上述结构，叶片主体具有包括前缘的第一部分、包括后缘的第二部分及配置于这些第一部分与第二部分之间的隔热绝缘部。电热丝设置于第二部分。因此，例如通过在预先制造第一部分之后，将单独制造的第二部分及隔热绝缘部事后安装于第一部分，能够容易地获得蒸汽涡轮叶片。另外，对于已设置的蒸汽涡轮(蒸汽涡轮叶片)，通过切除叶片主体的后缘侧并安装电热丝之后，再次安装于第一部分，也能够容易地获得具备电热丝的蒸汽涡轮叶片。
在上述蒸汽涡轮叶片中，可以如下：在所述叶片主体形成有容纳所述电热丝的容纳槽，所述容纳槽通过沿着所述后缘延伸并且朝向作为与所述后缘相反的一侧的端缘的前缘侧凹陷而形成。
根据上述结构，在后缘形成有容纳电热丝的容纳槽。由此，能够以更简单且廉价的结构将电热丝安装于叶片主体。
在上述蒸汽涡轮叶片中，可以如下：在所述后缘形成有多个凹部，所述多个凹部从所述径向内侧朝向外侧隔开间隔而排列，并且从所述后缘朝向前缘侧凹陷，所述电热丝配置于与所述多个凹部对应的区域。
根据上述结构，在后缘形成有在径向上隔开间隔而排列的多个凹部。各凹部从后缘朝向前缘凹陷。在该结构中，在蒸汽涡轮的运行过程中附着于叶片主体的水膜在沿着蒸汽的流动朝向后缘侧流动之后，被捕捉在凹部内。由于在凹部配置有电热丝，因此能够高效地对所捕捉的水膜进行加热。即，与对后缘的延伸方向整个区域进行加热的结构相比，配置电热丝的区域小，因此能够将加热中所需要的能量抑制为更小。
在上述蒸汽涡轮叶片中，可以如下：所述凹部从所述后缘侧朝向所述前缘侧凹陷成曲面状，所述电热丝沿着该曲面弯曲。
根据上述结构，凹部凹陷成曲面状，并且电热丝沿着该曲面弯曲。由此，能够高效地对被捕捉在凹部内的水膜进行加热。其结果，能够以更小的能量将水膜微细化。
在上述蒸汽涡轮叶片中，所述电热丝的至少一部分可以从所述凹部的底面暴露。
根据上述结构，由于电热丝的一部分从凹部的底面暴露，因此能够直接对被捕捉在凹部内的水膜进行加热。其结果，能够进一步促进水膜的微细化。
本发明的一方式所涉及的蒸汽涡轮具备：旋转轴，围绕轴线进行旋转；多个动叶片，从该旋转轴的外周面朝向所述径向外侧延伸，并且在周向上隔开间隔而排列；壳体，从外周侧覆盖该多个动叶片；及作为静叶片的上述任一方式所涉及的蒸汽涡轮叶片，设置于该壳体的内周面，且在所述轴线方向上与所述动叶片相邻而配置。
根据上述结构，通过抑制产生水膜，能够获得效率进一步提高的蒸汽涡轮。
本发明的一方式所涉及的蒸汽涡轮的运行方法为上述任一方式所涉及的蒸汽涡轮的运行方法，其包括：第一加热步骤，利用所述电热丝将所述后缘加热至预先规定的第一温度；启动步骤，启动所述蒸汽涡轮；及第二加热步骤，在完成所述启动步骤而所述蒸汽涡轮成为稳定状态之后，在比所述第一温度低的温度即第二温度下对所述后缘进行加热。
在此，认为在启动蒸汽涡轮之前的状态(常温状态)下，蒸汽涡轮叶片或蒸汽涡轮动叶片的温度远远低于蒸汽温度。因此，在启动时处于蒸汽在蒸汽涡轮叶片上容易形成水膜的状态。在上述运行方法中，通过在启动蒸汽涡轮(启动步骤)之前执行第一加热步骤，来利用电热丝在第一温度下预先对叶片主体的后缘进行加热。然后，在蒸汽涡轮成为稳定状态时，在比第一温度低的第二温度下继续对后缘进行加热。换言之，第一温度为比第二温度高的温度。因此，通过在启动之前使叶片主体成为相对高温状态，能够有效地抑制产生上述水膜。
在上述蒸汽涡轮的运行方法中，所述第二加热步骤可以包括：静压测量步骤，在所述壳体的内周面中的比所述后缘更靠近下游侧的位置测量静压；饱和温度计算步骤，根据所述静压计算蒸汽的饱和温度；及温度设定步骤，设定所述第二温度作为比所述饱和温度高的温度。
根据上述方法，根据在壳体的内周面中的比后缘更靠近下游侧的位置测量的静压来计算蒸汽的饱和温度，并将比该饱和温度高的温度设定为第二温度。与其他物理量的测量相比，静压的测量能够容易地进行，并且准确率高。因此，根据上述方法，能够更容易且准确地设定第二温度。其结果，能够进一步减小从叶片主体的后缘产生粗大水滴的可能性。
发明效果
根据本发明，可提供一种能够更进一步减小由湿气所引起的效率下降的蒸汽涡轮叶片、蒸汽涡轮及其运行方法。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式所涉及的蒸汽涡轮的结构的示意图。
图2是表示本发明的实施方式所涉及的蒸汽涡轮叶片的结构的侧视图。
图3是本发明的实施方式所涉及的蒸汽涡轮叶片的主要部分放大图。
图4是表示本发明的实施方式所涉及的蒸汽涡轮叶片的结构的横向剖视图。
图5是表示本发明的实施方式所涉及的蒸汽涡轮的运行方法的流程图。
图6是表示本发明的实施方式所涉及的蒸汽涡轮叶片的变形例的横向剖视图。
图7是表示本发明的实施方式所涉及的蒸汽涡轮叶片的另一变形例的横向剖视图。
图8是表示本发明的实施方式所涉及的蒸汽涡轮叶片的又一变形例的横向剖视图。
具体实施方式
参考图1至图4对本发明的实施方式进行说明。本实施方式所涉及的蒸汽涡轮1具备旋转轴2、轴承装置3、多个动叶片层4、壳体5及多个静叶片层6。旋转轴2呈沿着轴线O延伸的柱状，且能够围绕该轴线O进行旋转。轴承装置3支撑该旋转轴2的轴端。轴承装置3具有一对轴颈轴承31和仅一个推力轴承32。一对轴颈轴承31分别设置于旋转轴2的轴线O方向两侧的端部。各轴颈轴承31支撑向相对于轴线O的径向的载荷。推力轴承32仅设置于轴线O方向一侧。推力轴承32支撑向轴线O方向的载荷。在旋转轴2的外周面设置有在轴线O方向上隔开间隔而排列的多个动叶片层4。各动叶片层4具有在相对于轴线O的周向上隔开间隔而排列的多个动叶片40。动叶片40具有动叶片平台41、动叶片主体42及动叶片护罩43(护罩)。动叶片平台41从旋转轴2的外周面朝向径向外侧突出。动叶片主体42安装于动叶片平台41的外周面。动叶片主体42沿着径向延伸，并且与径向正交的截面形状呈叶片形。在动叶片主体42的径向外侧的端部安装有动叶片护罩43。
旋转轴2及动叶片层4(动叶片40)从外周侧被壳体5包围。壳体5呈以轴线O为中心的筒状。在壳体5的内周面设置有在轴线O方向上隔开间隔而排列的多个静叶片层6。这些静叶片层6在轴线O方向上与上述动叶片层4交替排列。各静叶片层6具有在相对于轴线O的周向上隔开间隔而排列的多个静叶片60。静叶片60具有静叶片主体61、静叶片护罩62、静压传感器Sp、后述的加热器H(参考图2)及控制加热器H的行为的控制装置100。静叶片主体61安装于壳体5的内周面中的上述腔体8彼此之间的区域(静叶片支撑部90)。静叶片主体61从静叶片支撑部90的内周面沿径向延伸，并且具有从径向观察时为叶片形的截面形状。在静叶片主体61的径向内侧的端部安装有静叶片护罩62。在壳体5的内周面中的相互相邻的一对静叶片60彼此之间形成有从壳体5的内周面朝向径向外侧凹陷的腔体8。上述动叶片护罩43容纳于该腔体8中。另外，有时将这些动叶片40及静叶片60总称为蒸汽涡轮叶片。
在壳体5的轴线O方向一侧的端部形成有导入从外部供给的高温高压的蒸汽的吸气口51。在壳体5的轴线O方向另一侧的端部形成有排出通过了壳体5内的蒸汽的排气口52。从吸气口51导入的蒸汽在从轴线O方向一侧朝向另一侧通过壳体5内的中途与多个动叶片层4(动叶片40)及多个静叶片层6(静叶片60)交替碰撞。由此，旋转能被赋予到旋转轴2。旋转轴2的旋转从轴端被输出，例如用于发电机(未图示)的驱动等。在以下的说明中，将在壳体5内从轴线O方向一侧朝向另一侧流通的蒸汽的流动称为主流Fm。另外，将主流Fm流过来的一侧(轴线O方向一侧)称为上游侧，将主流Fm流走的一侧(轴线O方向另一侧)称为下游侧。
接着，参考图2对静叶片60的结构进行详细叙述。如该图所示，静叶片主体61由朝向轴线O方向一侧(上游侧)的前缘Ef、朝向轴线O方向另一侧(下游侧)的后缘Er、从前缘Ef朝向后缘Er扩大的正压面6S及朝向与正压面6S相反的一侧的负压面(未图示)形成。另外，在图2的例子中，静叶片主体61采用随着从径向内侧朝向外侧而叶片弦长(从前缘Ef到后缘Er的尺寸)逐渐变长的结构。然而，静叶片主体61的形状并不限定于上述，能够根据设计或规格适当进行变更。
在静叶片主体61的内部且与后缘Er靠近的部分埋设有加热器H。加热器H通过来自外部的通电而产生起因于内部电阻的发热。该加热器H的径向外侧的端部经由引线L0连接于控制装置100。另外，加热器H从静叶片主体61的径向外侧的端面朝向径向内侧埋设于静叶片主体61的内部。在加热器H的径向内侧的端部连接有用于使电流返回到控制装置100的负极线Lb。负极线Lb也与加热器H同样地埋设于静叶片主体61的内部。详细内容后述，加热器H针对后缘Er的表面，对附着于该表面的水滴(液滴)进行加热而赋予能够使其至少一部分蒸发的热量。换言之，加热器H以与后缘Er靠近能够将这种热量传递到后缘Er的表面的程度的距离的状态埋设于静叶片主体61的内部。
在壳体5的内周面中的比后缘Er更靠近下游侧的位置(即，壳体5的内周面中的靠近后缘Er且不会受到由在正压面6S上产生的静压分布(压力梯度)所引起的影响的位置)，安装有用于检测蒸汽(主流Fm)的静压的静压传感器Sp。该静压传感器Sp将所检测到的静压的值作为电信号通过信号线Ls向控制装置100送出。另外，作为静压传感器Sp，能够使用从目前为止实用化的各种形式中适当选择的静压传感器。
在此，已知正压面6S上的周向上的静压分布的偏差比较小。因此，在周向上的至少一个部位设置有静压传感器Sp即可。即，上述静压传感器Sp无需一定要按每个静叶片60进行设置。另一方面，当考虑到故障备用的冗长性时，期望在周向上设置有4个静压传感器Sp。在该情况下，期望在壳体5内的水平方向上的两个部位和上下方向上的两个部位分别设置静压传感器Sp。由此，能够实现削减所需要的组件件数和削减工时。并且，由于应对壳体5实施的开孔加工(用于埋设静压传感器Sp的加工)减少，因此还能够抑制起因于孔的形成而发生不良情况的风险。
控制装置100根据从静压传感器Sp接收到的静压的值来计算该静压值的状态下的饱和温度，并改变加热器H的输出，以使附着于静叶片主体61的水滴被加热至该饱和温度以上。具体而言，控制装置100具有电流供给部101、温度计算部102及温度设定部103。电流供给部101通过上述引线L0向加热器H供给电流。温度计算部102根据由静压传感器Sp检测到的静压值来计算该静压值的状态下的水的饱和温度。另外，当进行这种计算时，作为一例，利用温度计算部102使用表示预先存储的饱和温度与静压的关系的表的方式。温度设定部103设定并计算比由温度计算部102计算出的饱和温度的值高出规定的值的温度来作为基于加热器H的加热目标温度。上述电流供给部101以满足该加热目标温度的方式供给加热器H中所需要的电流。
接着，参考图3对静叶片主体61的后缘Er的结构及加热器H的结构进行详细叙述。如该图所示，在后缘Er形成有在径向上隔开间隔而排列的多个凹部R。详细内容后述，这些凹部R是为了在附着于静叶片主体61的表面的微细的水滴成为水流Ft而向下游侧流动时将其以水滴(液滴)W形态捕捉并使其停留而形成的。各凹部R从后缘Er朝向前缘Ef侧凹陷为曲面状。即，后缘Er通过连续设置有这种凹部R而从周向观察时呈波状。各凹部R的径向的端缘相对于后缘Er连接成平滑的曲面状。
加热器H具有配置于静叶片主体61内部的与上述凹部R对应的部分的多个电热丝Lh和将相邻的电热丝Lh彼此连接的连接线Lc。电热丝Lh沿着凹部R的弯曲形状从后缘Er侧朝向前缘Ef侧弯曲。即，该电热丝Lh在总长上距凹部R的表面分离等距离。由此，能够从电热丝Lh对凹部R的表面均匀地进行加热。另外，作为电热丝Lh，具体而言，优选使用将产生比较高的内部电阻的金属线作为芯线并用绝缘膜覆盖该芯线的周围而成的线材。作为这种线材，例如可以举出护套加热器(sheathed heater)(注册商标)。护套加热器(注册商标)是用作为绝缘体的氧化镁粉末覆盖镍铬合金线的周围而成的。当静叶片主体61由金属材料形成时，通过实施这种绝缘处理，能够确保热的传递路径，并且防止电流的扩散。并且，作为基于电热丝Lh的加热方式，除了如上所述的基于内部电阻的方式以外，还能够使用基于高频的感应加热。
接着，参考图4对上述静叶片60的制造方法的一例进行说明。如该图所示，当要获得内置上述加热器H的静叶片60时，作为一例，可以考虑采用如下工序：通过弯曲一张板材来形成前缘Ef，通过在弯曲时将相互对置的面彼此抵接并固定来形成后缘Er。静叶片60的内部会形成作为中空部V的空间。在该空间内可以内置未图示的制冷装置等。在如此构成的静叶片主体61中，通过将加热器H夹持于形成后缘Er的面彼此之间，能够牢固且稳定地埋设该加热器H。换言之，根据这种方法，无需经过将加热器H插穿于孔等复杂的工序，便能够容易且以低成本获得具有加热器H的静叶片60。
接着，对本实施方式所涉及的蒸汽涡轮1的运行方法进行说明。当运行蒸汽涡轮1时，首先，将高温高压的蒸汽从外部的供给源(锅炉等)导入到壳体5内。导入到壳体5内的蒸汽与静叶片60、动叶片40交替碰撞，由此经由动叶片40向旋转轴2赋予旋转力。旋转轴2的能量用于连接于轴端的发电机等外部设备的驱动。在此，蒸汽随着在壳体5内从上游侧朝向下游侧流动而其压力和温度逐渐下降。尤其，由于温度下降，在静叶片60(静叶片主体61)的表面上因微细的水滴附着并集合而形成水膜。该水膜在再次释放到蒸汽中时分裂而成为被称为粗大液滴的比较大的液滴。粗大液滴有时通过被暴露于蒸汽的流动中而向下游侧被吹散。其结果，这种液滴与高速旋转的动叶片40碰撞，由此可能会在动叶片40的表面产生腐蚀，或者成为对动叶片40的旋转的制动。因此，期望尽量去除如上所述的水膜。
因此，在本实施方式中，通过在静叶片主体61的后缘Er设置加热器H来对微细的水滴进行加热，使其至少一部分蒸发或使其进一步微细化。更具体而言，利用上述控制装置100检测静叶片主体61的表面(正压面6S)上的静压，并根据该静压值计算该静压下的水的饱和温度。另外，控制装置100设定比该饱和温度高出规定的值的温度来作为加热目标温度。包括在控制装置100中的温度设定部103仅将能够实现该加热目标温度的电流供给到加热器H。在加热器H中，由该电流和内部电阻产生发热，停留于后缘Er的凹部R内的水滴W被加热。被加热的水滴W其至少一部分蒸发，或者由于在水滴W的内部产生的爆炸所引起的撕裂而成为进一步微细的液滴。
尤其，在从常温状态启动蒸汽涡轮1时，采用如下运行方法。如图5所示，该运行方法包括第一加热步骤S1、启动步骤S2及第二加热步骤S3。在第一加热步骤S1中，利用加热器H对处于冷状态(温度比较低的状态)的蒸汽涡轮1的静叶片主体61进行加热，直至成为任意的温度(第一温度)。由此，静叶片主体61的后缘Er成为比冷状态高的温度即第一温度。在该状态下启动蒸汽涡轮1(启动步骤S2)。在此，当对静叶片主体61未施加任何加热等处置时，有时由于处于比蒸汽低温状态的静叶片主体61与蒸汽的温度差而在静叶片主体61的表面产生水滴。然而，如上所述，通过利用加热器H预先对静叶片主体61进行加热，上述温度差变小，因此能够使得不易产生水滴。
另外，在完成启动步骤S2而蒸汽涡轮1成为稳定状态之后，执行第二加热步骤S3。第二加热步骤S3包括静压测量步骤S31、饱和温度计算步骤S32及温度设定步骤S33。在静压测量步骤S31中，利用上述静压传感器Sp测量正压面6S的静压。然后，利用控制装置100计算基于静压值的饱和温度(饱和温度计算步骤S32)，设定比该饱和温度低的温度即第二温度来作为基于加热器H的加热目标温度(温度设定步骤S33)。在该状态下，继续运行蒸汽涡轮1。
如以上说明，在本实施方式所涉及的蒸汽涡轮1中，通过抑制产生水滴，能够更稳定地进行运行。在此，在蒸汽涡轮1的运行过程中，微细的水滴附着于静叶片主体61的表面。这种水滴在静叶片主体61的表面上形成水膜或水路。这些水膜或水路沿着蒸汽的流动在静片主体61的表面上朝向下游侧(即，后缘侧)以水流Ft形态移动。根据上述结构，在这种水膜集中产生的后缘设置有电热丝Lh。通过对该电热丝通电，水膜被加热而全部蒸发或者其至少一部分蒸发。当水膜的一部分蒸发时，由于从液相向气相的相变化所伴随的体积膨胀效果而在水膜的内部发生爆炸，通过该爆炸所伴随的撕裂而该水膜微细化。并且，由于由加热所引起的温度上升而水膜的表面张力下降，这也有助于水膜的微细化。如此，通过水膜微细化或蒸发，即使这些液膜向下游侧被吹散，也由于其微细而能够将对下游侧的结构物产生的损伤或制动效果抑制为较小。并且，在上述结构中，即使不使水滴完全蒸发，也通过基于加热的局部性的蒸发效果而能够将液膜微细化，从而也能够抑制加热中所需要的能量。
另外，根据上述结构，通过弯曲板材并且将后缘Er侧的端面相互抵接来形成静叶片主体61的叶片形。另外，电热丝Lh被夹持于上述对置并抵接的面彼此之间。由此，能够稳定地固定电热丝Lh，并且能够简单且廉价地获得静叶片60。
而且，根据上述结构，在后缘Er形成有在径向上隔开间隔而排列的多个凹部R。各凹部R从后缘Er朝向前缘Ef凹陷。在该结构中，在蒸汽涡轮1的运行过程中附着于静叶片主体61的水滴在沿着蒸汽的流动朝向后缘Er侧流动之后，被捕捉在凹部R内。由于在凹部R配置有电热丝Lh，因此能够高效地对所捕捉的水滴进行加热。即，与对后缘Er的延伸方向整个区域进行加热的结构相比，配置电热丝Lh的区域小，因此能够将加热中所需要的能量抑制为更小。
进而，根据上述结构，凹部R凹陷为曲面状，并且电热丝Lh沿着该曲面弯曲。由此，能够高效地对被捕捉在凹部R内的水滴进行加热。其结果，能够以更小的能量将水滴微细化。
在此，认为在启动蒸汽涡轮1之前的状态(冷状态)下，静叶片60或动叶片40的温度远远低于蒸汽温度。因此，在启动时处于蒸汽容易附着于静叶片60上的状态。在上述运行方法中，通过在启动蒸汽涡轮1(启动步骤S2)之前执行第一加热步骤S1，来利用电热丝Lh在第一温度下预先对静叶片主体61的后缘Er进行加热。然后，在蒸汽涡轮成为稳定状态时，在比第一温度低的第二温度下继续对后缘Er进行加热。换言之，第一温度为比第二温度高的温度。因此，通过在启动之前使静叶片主体61成为相对高温状态，能够有效地抑制产生上述水膜。
另外，根据上述方法，根据壳体5的内周面中的比后缘Er更靠近下游侧的位置的静压来计算蒸汽的饱和温度，并将比该饱和温度高的温度设定为第二温度。与其他物理量的测量相比，静压的测量能够容易地进行，并且准确率高。因此，根据上述方法，能够更容易且准确地设定第二温度。其结果，能够进一步减小水滴在静叶片主体61的表面生长的可能性。
以上，对本发明的实施方式进行了说明。另外，只要不脱离本发明的宗旨，则可以对上述结构进行各种变更或修改。例如，当要获得静叶片主体61时，也可以代替上述实施方式中所说明的结构而采用图6至图8所示的结构。在图6的例子中，静叶片主体61具有包括前缘Ef侧的第一部分P1、包括后缘Er侧的第二部分P2及设置于这些第一部分P1与第二部分P2之间的隔热绝缘部Pm。在第一部分P1的后缘Er侧的端缘形成有朝向前缘Ef侧凹陷为矩形的卡合槽R1。隔热绝缘部Pm具有连接于第二部分P2的板状部Pm1和通过从板状部Pm1的前缘Ef侧突出而与卡合槽R1卡合的卡合突起Pm2。第二部分P2内置有上述加热器H及负极线Lb。隔热绝缘部Pm通过夹在第一部分P1与第二部分P2之间来将两者热绝缘并电绝缘。
根据上述结构，例如通过在预先制造第一部分P1之后，将单独制造的第二部分P2及隔热绝缘部Pm事后安装于第一部分P1，能够容易地获得静叶片60。另外，对于已设置的蒸汽涡轮1，通过切除静叶片主体61的后缘Er侧并在该切除的部分安装加热器H等之后，再次安装于第一部分P1，也能够容易地获得具备加热器H的静叶片60。
并且，在图7的例子中，在静叶片主体61上，通过沿着后缘Er延伸并且朝向前缘Ef侧凹陷而形成有容纳加热器H的容纳槽R2。并且，在容纳槽R2的内表面与加热器H之间夹有隔热绝缘部Pm’。根据该结构，能够以更简单且廉价的结构将加热器H安装于静叶片主体61。
在图8的例子中，采用将加热器H的至少一部分作为电热丝Lh，并使该电热丝Lh从形成于后缘Er的上述凹部R的底面暴露的结构。根据上述结构，由于电热丝Lh从凹部R的底面暴露，因此能够直接对被捕捉在凹部R内的水滴W进行加热。其结果，能够进一步促进水滴W的微细化或局部性的蒸发。
产业上的可利用性
根据本发明，可提供一种能够更进一步减小由湿气所引起的效率下降的蒸汽涡轮叶片、蒸汽涡轮及其运行方法。
符号说明
1-蒸汽涡轮，2-旋转轴，3-轴承装置，4-动叶片层，5-壳体，6-静叶片层，7-叶片，8-腔体，31-轴颈轴承，32-推力轴承，40-动叶片，41-动叶片平台，42-动叶片主体，43-动叶片护罩，51-吸气口，52-排气口，60-静叶片，61-静叶片主体，62-静叶片护罩，6S-正压面，90-静叶片支撑部，100-控制装置，101-电流供给部，102-温度计算部，103-温度设定部，Ef-前缘，Er-后缘，Fm-主流，Ft-水流，H-加热器，L0-引线，Lb-负极线，Lc-连接线，Lh-电热丝，Ls-信号线，O-轴线，P1-第一部分，P2-第二部分，Pm、Pm’-隔热绝缘部，Pm1-板状部，Pm2-卡合突起，R-凹部，R1-卡合槽，R2-容纳槽，Sp-静压传感器，V-中空部，W-水滴。

Claims (10)

1.一种蒸汽涡轮叶片，其具备：
叶片主体，沿径向延伸，且与该径向正交的截面形状呈叶片形；及
加热器，具有以沿着所述叶片主体内的所述叶片形的后缘延伸的方式配置的电热丝。
2.根据权利要求1所述的蒸汽涡轮叶片，其中，
所述叶片主体由弯曲的状态的板材形成，该板材通过作为与所述后缘相反的一侧的端缘的前缘为弯曲的状态并且相互对置的面彼此为在所述后缘侧抵接的状态来形成所述叶片形，
所述电热丝被夹持于所述对置的面彼此之间。
3.根据权利要求1所述的蒸汽涡轮叶片，其中，
所述叶片主体具有：第一部分，包括作为与所述后缘相反的一侧的端缘的前缘；第二部分，包括所述后缘，并且设置有所述电热丝；及隔热绝缘部，设置于所述第一部分与所述第二部分之间，且将该第一部分与该第二部分之间进行热绝缘和电绝缘。
4.根据权利要求1所述的蒸汽涡轮叶片，其中，
在所述叶片主体形成有容纳所述电热丝的容纳槽，所述容纳槽通过沿着所述后缘延伸并且朝向作为与所述后缘相反的一侧的端缘的前缘侧凹陷而形成。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的蒸汽涡轮叶片，其中，
在所述后缘形成有多个凹部，所述多个凹部从所述径向内侧朝向外侧隔开间隔而排列，并且从所述后缘朝向前缘侧凹陷，
所述电热丝配置于与所述多个凹部对应的区域。
6.根据权利要求5所述的蒸汽涡轮叶片，其中，
所述凹部从所述后缘侧朝向所述前缘侧凹陷成曲面状，
所述电热丝沿着该曲面弯曲。
7.根据权利要求5或6所述的蒸汽涡轮叶片，其中，
所述电热丝的至少一部分从所述凹部的底面暴露。
8.一种蒸汽涡轮，其具备：
旋转轴，围绕轴线进行旋转；
多个动叶片，从该旋转轴的外周面朝向所述径向外侧延伸，并且在周向上隔开间隔而排列；
壳体，从外周侧覆盖该多个动叶片；及
作为静叶片的权利要求1至7中任一项所述的蒸汽涡轮叶片，设置于该壳体的内周面，且在所述轴线方向上与所述动叶片相邻而配置。
9.一种蒸汽涡轮的运行方法，其为权利要求8所述的蒸汽涡轮的运行方法，包括：
第一加热步骤，利用所述电热丝将所述后缘加热至预先规定的第一温度；
启动步骤，启动所述蒸汽涡轮；及
第二加热步骤，在完成所述启动步骤而所述蒸汽涡轮成为稳定状态之后，在比所述第一温度低的温度即第二温度下对所述后缘进行加热。
10.根据权利要求9所述的蒸汽涡轮的运行方法，其中，
所述第二加热步骤包括：
静压测量步骤，在所述壳体的内周面中的比所述后缘更靠近下游侧的位置测量静压；
饱和温度计算步骤，根据所述静压计算蒸汽的饱和温度；及
温度设定步骤，设定所述第二温度作为比所述饱和温度高的温度。
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