JP2010237092A - 蒸気タービン内の液滴計測装置及び液滴計測方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光ファイバ11と光ファイバ11を先端から離れた位置で支持する円筒部材12を蒸気流の方向に配置し、光ファイバ11に液滴Dが当たることにより液滴径と速度を計測する蒸気タービン内の液滴計測装置であって、円筒部材12に光ファイバ11を覆う液滴防護筒131を設ける。液滴防護筒131は、その底部に液滴排出孔14を有する。
【選択図】図1
Description
本発明の光プローブを用いた液滴計測装置(センサ)を、蒸気タービンに設置した状況を図13に示す。fは蒸気の流れを示している。液滴計測装置4は、全体がL字状であり、蒸気タービン1の動翼2と静翼3の隙間に配置される。保護管5が蒸気タービン1の固定側に進退自在及び回転自在に支持される。
本実施形態は、光プローブを用いた液滴計測装置において液滴防護筒により液滴の方向を規制し、計測誤差の低減を図った例である。
また、液滴防護筒131に溜まった液は、液滴防護筒の底部に有る液滴排出孔14によって適宜排出されるため、連続的に液滴径及び速度を計測することができる。
図2は、第1実施形態の第1変形例に係る光プローブを用いた液滴計測装置の概要図であり、本実施形態は、光プローブを用いた液滴計測装置において光ファイバの液滴付着による計測誤差の低減を図った例である。
蒸気タービン内の液滴Dは多数飛散しているため、短い時間間隔で複数の液滴Dが光ファイバ11に突き刺さるため、光ファイバ11の表面はしばらく薄い液膜で覆われる可能性が高く、薄い液膜で覆われている状態で次の液滴Dが突き刺さった場合は液滴Dの計測信号に影響し誤差となる。この対策として、光ファイバ11の根元の間隔を拡げている。これにより、光ファイバ11の根元で表面張力によりとどまる傾向にある液膜が剥がれやすくなり、光ファイバ11の表面に残る薄い液膜を除去することができ、次に貫通する液滴を精度良く計測することができる。更に、液滴防護筒131に溜まった液は、液滴防護筒の底部に有る液滴排出孔14によって適宜排出されるため、連続的に液滴径及び速度を計測することができる。
本実施形態は、光プローブを用いた液滴計測装置において液適量の制限により計測精度の向上を図った例である。
図3において、本センサと第1実施形態又は第1実施形態の第1変形例のセンサとの相異は、液滴防護筒132において液滴が入る上部開口を狭めたテーパ形状とし、液滴防護筒132内へ流入する液滴量を抑えた点にある。
本第2実施形態、及び次の第2実施形態の変形例は、光プローブに濡れ防止機能を持たせた例である。
図4において、本センサは、光ファイバ21と、金属製の円筒部材22と、液滴排出孔24があけられた液滴防護筒23と、計測部の下流側に設置されたヒータ25により構成されている。
図5は、第2実施形態の変形例に係る光プローブを用いた液滴計測装置の概要図である。
図5において、本センサは、光ファイバ21と、金属製の円筒部材22と、液滴排出孔24があけられた液滴防護筒23と、計測部の下流側に蒸着された蒸着金属26及び導線27により構成されている。実施形態2−1との相異は、ヒータ25の代わりに蒸着金属26、導線27を設けた点である。
本実施形態は、液滴計測装置の光プローブ破損時の流出防止を図った液滴排出孔の形状の異なる例である。
図6は、第3実施形態に係る光プローブを用いた液滴計測装置における液滴排出孔の形状の異なる例を示した図である。
このようにすることにより破損した光プローブを捕捉することが可能となり、破損したプローブが液滴排出孔より外部へ流出して、タービン羽根などに害を与える可能性がなくなる。
本第4実施形態、及び次の第4実施形態の第1変形例、第4実施形態の第2変形例は、光プローブを用いた液滴計測装置に校正機能を持たせた例である。
図7において、本センサは、光ファイバ41と、金属製の円筒部材42と、光ファイバ41を覆い、水抜き部44を有する液滴防護筒43とその外部に設置された注入管45から構成されている。光ファイバ11の先端は、コーン状に成形している。
このような構成にすれば、この計測装置を蒸気タービン内に設置したまま、校正が可能となる。
図8は、第4実施形態の第1変形例に係る光プローブを用いた液滴計測装置の概要図である。
このような構成にすれば、この計測装置を蒸気タービン内に設置したまま、校正が可能となる。
図9は、第4実施形態の第2変形例に係る光プローブを用いた液滴計測装置の概要図である。
図9において、本センサは、光ファイバ41と、光ファイバ41を覆う液滴防護筒43と、これらの外側に高速蒸気流から保護するための保護管49が有り、保護管49内に水流入管46と吸水管47が設置され、保護管49の光ファイバ41の先端が対向する開口部には、閉止できる閉止蓋482が設置された構成となっている。
このような構成により、この計測装置を蒸気タービン内に設置したまま、校正が可能となる。
本第5実施形態、及び次の第5実施形態の第1変形例、第5実施形態の第2変形例は、光プローブを用いた液滴計測装置に動圧計測機能を持たせた例である。
図10において、本センサは、全体がL字状であり、光ファイバ51が円筒部材52に支持される液滴防護筒53に覆われる。光ファイバ51は、円筒部材52に接続された保護管55に収納される。光ファイバ51は、保護管55内で蒸気タービン1の固定側まで延びている。また、液滴防護筒53の底部に液滴排出孔54が設けられる。
図11は、第5実施形態の第1変形例に係る液滴計測装置の光プローブの概要図である。
図11において、本第5実施形態の第1変形例と第5実施形態との相異は、動圧計測管572が、光ファイバ51と並行して設置され、保護管55内に延びている。
図12は、第5実施形態の第2変形例に係る液滴計測装置の光プローブの概要図である。
図12において、本センサも、全体がL字状であり、光ファイバ51が円筒部材52に支持される液滴防護筒53に覆われる。光ファイバ51は、円筒部材52を延長した保護管55に収納される。円筒部材52の光ファイバ支持板58に貫通孔59を設け、保護管55は、蒸気流の動圧を計測するための動圧計測管として兼用される。光ファイバ51は、保護管55内で蒸気タービン1の固定側まで延び保護管55内の被覆チューブ60と共に、外部に取り出される。また、液滴防護筒53の底部に液滴排出孔54が設けられる。
Claims (14)
- 光ファイバと光ファイバを先端から離れた位置で支持する円筒部材を蒸気流の方向に配置し、前記光ファイバに液滴が当たることにより液滴径と速度を計測する蒸気タービン内の液滴計測装置であって、
前記円筒部材に前記光ファイバを覆う液滴防護筒を設けたことを特徴とする蒸気タービン内の液滴計測装置。 - 前記液滴防護筒は、その底部に液滴排出孔を有することを特徴とする請求項1に記載の蒸気タービン内の液滴計測装置。
- 前記光ファイバが複数本前記円筒部材に支持され、前記複数本の光ファイバの根元は間隔が拡げられていることを特徴とする請求項1又は2に記載の蒸気タービン内の液滴計測装置。
- 前記液滴防護筒は、開口を狭めたテーパ形状であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の蒸気タービン内の液滴計測装置。
- 前記光ファイバの液滴が通過する下流側に、前記光ファイバを加熱するヒータを設置したことを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の蒸気タービン内の液滴計測装置。
- 前記光ファイバの液滴が通過する下流側に、金属を蒸着し前記金属に通電することにより前記光ファイバを加熱することを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の蒸気タービン内の液滴計測装置。
- 前記液滴排出孔は、前記光ファイバの破損部分を捕捉可能な形状としたことを特徴とする請求項2ないし6のいずれかに記載の蒸気タービン内の液滴計測装置。
- 前記液滴防護筒に、前記光ファイバの先端付近に水又は空気を噴出するチューブを設置し、前記液滴防護筒の底部に水抜き部を有することを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載の蒸気タービン内の液滴計測装置。
- 前記液滴防護筒に、水を満たすための水流入管及び水を排出するための吸水管を設置し、前記液滴防護筒の開口部に閉止蓋を設置したことを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載の蒸気タービン内の液滴計測装置。
- 前記光ファイバ、前記円筒部材及び前記液滴防護筒を収納する保護管を有し、前記保護管の内部に水を満たすための水流入管及び水を排出するための吸水管を設置し、前記保護管の前記光ファイバの先端が対向する開口部に閉止蓋を設置したことを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載の蒸気タービン内の液滴計測装置。
- 前記円筒部材に前記光ファイバを収納する保護管を接続し、前記保護管の側部に、前記光ファイバの先端の向きと同一であり、蒸気流の動圧を計測する動圧計測管の動圧計測孔を設けたことを特徴とする請求項1ないし10のいずれかに記載の蒸気タービン内の液滴計測装置。
- 前記円筒部材に前記光ファイバを収納する保護管を接続し、前記液滴防護筒内で前記光ファイバと並行して設置し、前記保護管内に延びる、蒸気流の動圧を計測する動圧計測管を備えたことを特徴とする請求項1ないし10のいずれかに記載の蒸気タービン内の液滴計測装置。
- 前記円筒部材に前記光ファイバを収納する保護管を接続し、前記円筒部材の光ファイバ支持板に前記光ファイバの先端の向きと同一である貫通孔を設け、前記保護管を蒸気流の動圧を計測する動圧計測管としたことを特徴とする請求項1ないし10のいずれかに記載の蒸気タービン内の液滴計測装置。
- 請求項1ないし13のいずれかに記載の液滴計測装置を使用して、蒸気タービン内の蒸気の液滴径と移動速度とを計測することを特徴とする蒸気タービン内の液滴計測方法。
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