JP2016125414A - Steam turbine installation, vessel, and method of controlling steam turbine installation - Google Patents

Steam turbine installation, vessel, and method of controlling steam turbine installation Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress a trouble due to the thermal contraction of an annular partitioning portion partitioning a high-pressure side turbine and a low-pressure side turbine.SOLUTION: A steam turbine installation includes: a high-pressure steam turbine 21 which rotates a rotor shaft 90 by main steam; a middle-pressure steam turbine 22 which rotates the rotor shaft 90 by reheat steam; an annular partitioning portion 23 which forms an inner peripheral surface opposite to an outer peripheral surface of the rotor shaft 90, partitions the high-pressure steam turbine 21 and the middle-pressure steam turbine 22, and forms a part of a reheat steam chamber 20d supplying steam discharged from the high-pressure steam turbine 21 to the middle-pressure steam turbine 22; a temperature sensor 23c which measures the temperature of the annular partitioning portion 23; and a control portion which controls so as to lower a number of rotations of the rotor shaft 90 when the temperature measured by the temperature sensor 23 is lower than predetermined temperature.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、蒸気タービン設備、船舶、および蒸気タービン設備の制御方法に関する。   The present invention relates to a steam turbine facility, a ship, and a method for controlling a steam turbine facility.

従来、舶用主機として蒸気タービンを使用する船舶が知られている(例えば、特許文献1参照。)。このような船舶では、即座に離岸できるようにするためには、停泊中であっても蒸気タービンを暖機しておく必要がある。蒸気タービンを暖機しておくことで、離岸する際に段階的に暖機を行う工程が不要となるため、即座に離岸することができる。
特許文献1では、タービン車室の内壁面および外壁面の温度を測定し、蒸気タービンが暖気状態であるかどうかを適切に判断する技術が開示されている。
特許文献1に開示された蒸気タービンシステムでは、主ボイラから供給される主蒸気が高圧タービン(高圧側タービン)に流入し、高圧タービンから排出された排気蒸気が再熱器で加熱されて再熱蒸気となり、再熱蒸気が中圧タービン(低圧側タービン)に流入するようになっている。
Conventionally, a ship using a steam turbine as a marine main engine is known (for example, refer to Patent Document 1). In such a ship, it is necessary to warm up the steam turbine even when it is anchored in order to be able to leave the shore immediately. By warming up the steam turbine, the step of warming up step by step is not required when leaving the shore, so that the shore can be taken off immediately.
Patent Document 1 discloses a technique for measuring the temperatures of the inner wall surface and the outer wall surface of a turbine casing to appropriately determine whether or not the steam turbine is in a warm air state.
In the steam turbine system disclosed in Patent Document 1, main steam supplied from a main boiler flows into a high-pressure turbine (high-pressure side turbine), and exhaust steam discharged from the high-pressure turbine is heated by a reheater to be reheated. It becomes steam and the reheated steam flows into the intermediate pressure turbine (low pressure side turbine).

特開2012−180775号公報JP 2012-180775 A

特許文献1に開示されるような蒸気タービンシステムの場合、高圧タービンを構成するロータ軸と中圧タービンを構成するロータ軸とは同一軸線上で連結される。ロータ軸が連結される位置には、高圧側と中圧側とを仕切る環状仕切部が設けられる。
再熱器から再熱蒸気が供給される流路に低温の媒体が存在しこの媒体が中圧タービンに流入すると、環状仕切部が冷却されることとなる。環状仕切部が冷却されると、環状仕切部が熱収縮して内周面の内径が小さくなる、あるいは軸方向に熱収縮し、ロータ軸とラビリンス部のクリアランスが狭まる。この熱収縮の度合いが大きい場合、環状仕切部の内周面に配されたラビリンス部がロータ軸に接触して振動や騒音が発生し、あるいはロータ軸が損傷する可能性がある。
In the case of a steam turbine system as disclosed in Patent Document 1, the rotor shaft constituting the high-pressure turbine and the rotor shaft constituting the intermediate-pressure turbine are connected on the same axis. An annular partition portion that partitions the high pressure side and the medium pressure side is provided at a position where the rotor shaft is connected.
When a low temperature medium exists in the flow path to which the reheat steam is supplied from the reheater, and this medium flows into the intermediate pressure turbine, the annular partition is cooled. When the annular partition portion is cooled, the annular partition portion is thermally contracted to reduce the inner diameter of the inner peripheral surface, or is thermally contracted in the axial direction, and the clearance between the rotor shaft and the labyrinth portion is narrowed. When the degree of this heat shrinkage is large, the labyrinth portion arranged on the inner peripheral surface of the annular partitioning portion may come into contact with the rotor shaft to generate vibration and noise, or the rotor shaft may be damaged.

特許文献1では、蒸気タービンを収容する車室の内壁面および外壁面の温度が温度センサで測定される。しかしながら、環状仕切部を熱収縮させる低温の媒体が中圧タービンに流入してもタービン車室の内壁面および外壁面の温度が変化しない場合がある。この場合、環状仕切部に熱収縮が発生していることを温度センサによって検出することができない。そのため、環状仕切部が冷却されて熱収縮し、前述した不具合が発生することが懸念される。   In patent document 1, the temperature of the inner wall surface and outer wall surface of the compartment which accommodates a steam turbine is measured with a temperature sensor. However, the temperature of the inner wall surface and the outer wall surface of the turbine casing may not change even if a low-temperature medium that causes heat shrinkage of the annular partition flows into the intermediate pressure turbine. In this case, it cannot be detected by the temperature sensor that heat shrinkage has occurred in the annular partition. Therefore, there is a concern that the annular partition portion is cooled and thermally contracted, and the above-described problems occur.

本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、高圧側タービンと低圧側タービンとの間を仕切る環状仕切部が熱収縮することによる不具合を抑制した蒸気タービン設備、それを備えた船舶、および蒸気タービン設備の制御方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and includes a steam turbine facility that suppresses problems caused by thermal contraction of an annular partition that partitions between a high-pressure turbine and a low-pressure turbine, and includes the same. It aims at providing the control method of a ship and a steam turbine installation.

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を採用する。
本発明の第1態様に係る蒸気タービン設備は、ロータ軸と、高圧蒸気によって前記ロータ軸を回転させる高圧側タービンと、前記高圧側タービンから排出された低圧蒸気によって前記ロータ軸を回転させる低圧側タービンと、前記高圧側タービンと前記低圧側タービンとの間において前記ロータ軸の外周面と対向する内周面を形成し、前記高圧側タービンと前記低圧側タービンとの間を仕切るとともに、前記低圧側タービンへ前記高圧側タービンから排出された低圧蒸気を供給する低圧蒸気室の一部を形成する環状仕切部と、前記環状仕切部の温度を計測する第1温度計測部と、前記第1温度計測部が計測する温度が所定温度を下回る場合に前記ロータ軸の回転数を低下させるよう制御する制御部とを備える。
In order to achieve the above object, the present invention employs the following means.
The steam turbine equipment according to the first aspect of the present invention includes a rotor shaft, a high-pressure turbine that rotates the rotor shaft by high-pressure steam, and a low-pressure side that rotates the rotor shaft by low-pressure steam discharged from the high-pressure turbine. Forming an inner peripheral surface that opposes the outer peripheral surface of the rotor shaft between the turbine, the high-pressure turbine, and the low-pressure turbine, partitioning the high-pressure turbine and the low-pressure turbine, and An annular partition that forms part of a low-pressure steam chamber that supplies low-pressure steam discharged from the high-pressure turbine to the side turbine, a first temperature measurement unit that measures the temperature of the annular partition, and the first temperature And a control unit that controls to reduce the rotational speed of the rotor shaft when the temperature measured by the measurement unit falls below a predetermined temperature.

本発明の第1態様に係る蒸気タービン設備は、高圧側タービンと低圧側タービンとの間を仕切る環状仕切部が低圧蒸気室の一部を形成している。そのため、低圧蒸気が供給される流路に何らかの要因で低温の媒体が存在し、この媒体が低圧側タービンに流入すると低圧蒸気室の一部を形成する環状仕切部が冷却される。
本発明の第1態様に係る蒸気タービン設備によれば、第1温度計測部が計測する環状仕切部の温度が所定温度(例えば、環状仕切部を収容する車室の内周面の温度)を下回る場合、制御部がロータ軸の回転数を低下させるよう制御する。そのため、低温の媒体の流入が発生して環状仕切部が熱収縮を生じる場合であっても、環状仕切部の内周面がロータ軸に接触して振動や騒音が発生する不具合、あるいはロータ軸が損傷する不具合を抑制することができる。
In the steam turbine equipment according to the first aspect of the present invention, the annular partition that partitions between the high-pressure turbine and the low-pressure turbine forms a part of the low-pressure steam chamber. Therefore, a low-temperature medium exists for some reason in the flow path to which the low-pressure steam is supplied, and when this medium flows into the low-pressure side turbine, the annular partition that forms a part of the low-pressure steam chamber is cooled.
According to the steam turbine equipment according to the first aspect of the present invention, the temperature of the annular partition measured by the first temperature measurement unit is a predetermined temperature (for example, the temperature of the inner peripheral surface of the passenger compartment housing the annular partition). When it falls below, the control unit controls to reduce the rotational speed of the rotor shaft. For this reason, even when a low-temperature medium inflow occurs and the annular partition portion undergoes thermal contraction, the inner peripheral surface of the annular partition portion contacts the rotor shaft, causing vibration or noise, or the rotor shaft Can be prevented from being damaged.

本発明の第1態様に係る蒸気タービン設備において、前記制御部は、前記第1温度計測部が計測する温度が前記所定温度を下回る状態が所定時間に渡って継続した場合に前記ロータ軸の回転数を低下させるよう制御するようにしてもよい。
このようにすることで、第1温度計測部が計測する温度が前記所定温度を下回る状態が所定時間に渡って継続し、環状仕切部が熱収縮する可能性が極めて高い場合に、ロータ軸の回転数を低下させることができる。
In the steam turbine equipment according to the first aspect of the present invention, the control unit rotates the rotor shaft when the temperature measured by the first temperature measurement unit continues below a predetermined temperature for a predetermined time. You may make it control so that a number may fall.
By doing in this way, the state where the temperature measured by the first temperature measurement unit is lower than the predetermined temperature continues for a predetermined time, and the possibility that the annular partition is thermally contracted is extremely high. The number of rotations can be reduced.

本発明の第2態様に係る蒸気タービン設備は、ロータ軸と、高圧蒸気によって前記ロータ軸を回転させる高圧側タービンと、前記高圧側タービンから排出された低圧蒸気によって前記ロータ軸を回転させる低圧側タービンと、前記高圧側タービンと前記低圧側タービンとの間において前記ロータ軸の外周面と対向する内周面を形成し、前記高圧側タービンと前記低圧側タービンとの間を仕切るとともに、前記低圧側タービンへ前記高圧側タービンから排出された低圧蒸気を供給する低圧蒸気室の一部を形成する環状仕切部と、前記環状仕切部の温度を計測する第1温度計測部と、前記低圧側タービンへ前記低圧蒸気を供給する流路へ所定温度より高温の暖気用蒸気を供給するか否かを切り換える切換弁と、前記第1温度計測部が計測する温度が前記所定温度を下回る場合に前記暖気用蒸気を前記流路へ供給するよう前記切換弁を制御する制御部とを備える。   The steam turbine equipment according to the second aspect of the present invention includes a rotor shaft, a high-pressure turbine that rotates the rotor shaft by high-pressure steam, and a low-pressure side that rotates the rotor shaft by low-pressure steam discharged from the high-pressure turbine. Forming an inner peripheral surface that opposes the outer peripheral surface of the rotor shaft between the turbine, the high-pressure turbine, and the low-pressure turbine, partitioning the high-pressure turbine and the low-pressure turbine, and An annular partition that forms part of a low-pressure steam chamber that supplies low-pressure steam discharged from the high-pressure turbine to the side turbine, a first temperature measurement unit that measures the temperature of the annular partition, and the low-pressure turbine A switching valve for switching whether or not to supply the warming steam having a temperature higher than a predetermined temperature to the flow path for supplying the low-pressure steam to the temperature, and the temperature measured by the first temperature measuring unit And a control unit for controlling the switching valve to supply the hot air steam when below the predetermined temperature to the flow path.

本発明の第2態様に係る蒸気タービン設備は、高圧側タービンと低圧側タービンとの間を仕切る環状仕切部が低圧蒸気室の一部を形成している。そのため、低圧蒸気が供給される流路に何らかの要因で低温の媒体が存在し、この媒体が低圧側タービンに流入すると低圧蒸気室の一部を形成する環状仕切部が冷却される。
本発明の第2態様に係る蒸気タービン設備によれば、第1温度計測部が計測する環状仕切部の温度が所定温度(例えば、環状仕切部を収容する車室の内周面の温度)を下回る場合、制御部が低圧蒸気を供給する流路へ暖気用蒸気を供給するよう切換弁を制御する。そのため、低圧蒸気室に流入する低温の媒体に所定温度より高温の暖気用蒸気が混合され、環状仕切部が熱収縮することが抑制される。よって、環状仕切部の内周面に配されたラビリンス部がロータ軸に接触して振動や騒音が発生する不具合、あるいはロータ軸が損傷する不具合を抑制することができる。
In the steam turbine equipment according to the second aspect of the present invention, the annular partition that partitions between the high-pressure turbine and the low-pressure turbine forms a part of the low-pressure steam chamber. Therefore, a low-temperature medium exists for some reason in the flow path to which the low-pressure steam is supplied, and when this medium flows into the low-pressure side turbine, the annular partition that forms a part of the low-pressure steam chamber is cooled.
According to the steam turbine equipment according to the second aspect of the present invention, the temperature of the annular partition measured by the first temperature measurement unit is a predetermined temperature (for example, the temperature of the inner peripheral surface of the passenger compartment housing the annular partition). When it falls below, the control unit controls the switching valve to supply the warm-up steam to the flow path for supplying the low-pressure steam. For this reason, it is possible to suppress warm contraction of the annular partition portion by mixing warm steam having a temperature higher than a predetermined temperature with a low temperature medium flowing into the low pressure steam chamber. Therefore, the trouble that the labyrinth part arranged on the inner peripheral surface of the annular partitioning part contacts the rotor shaft to generate vibration and noise, or the trouble that the rotor shaft is damaged can be suppressed.

本発明の第2態様に係る蒸気タービン設備において、前記制御部は、前記第1温度計測部が計測する温度が前記所定温度を下回る状態が所定時間に渡って継続した場合に前記暖気用蒸気を前記流路へ供給するよう前記切換弁を制御するようにしてもよい。
このようにすることで、第1温度計測部が計測する温度が前記所定温度を下回る状態が所定時間に渡って継続し、環状仕切部が熱収縮する可能性が極めて高い場合に、低圧蒸気を供給する流路へ暖気用蒸気を供給するよう切換弁を制御することができる。
In the steam turbine equipment according to the second aspect of the present invention, the control unit supplies the warm-up steam when a state in which the temperature measured by the first temperature measurement unit is lower than the predetermined temperature continues for a predetermined time. You may make it control the said switching valve to supply to the said flow path.
By doing so, when the temperature measured by the first temperature measurement unit is lower than the predetermined temperature continues for a predetermined time, and the possibility that the annular partition is thermally contracted is extremely high, the low-pressure steam is generated. The switching valve can be controlled to supply the warm-up steam to the supply flow path.

上記いずれかの蒸気タービン設備は、前記高圧側タービンと前記低圧側タービンと前記環状仕切部とを収容する車室と、前記車室うち前記環状仕切部を収容する部分の内周面の温度を計測する第2温度計測部とを備え、前記所定温度は、前記第2温度計測部が計測する温度または前記第2温度計測部が計測する温度から閾値温度を減算した温度である構成としてもよい。
このようにすることで、第2温度計測部が計測する車室の内周面の温度またはそれより閾値温度を減算した温度よりも第1温度計測部が計測する環状仕切部の温度が下回り、環状仕切部が熱収縮する可能性が極めて高い状態を適切に検出することができる。したがって、環状仕切部の内周面に配されたラビリンス部がロータ軸に接触して振動や騒音が発生する不具合、あるいはロータ軸が損傷する不具合を抑制することができる。
Any one of the steam turbine facilities described above is configured such that a temperature of an inner peripheral surface of a casing that houses the high-pressure turbine, the low-pressure turbine, and the annular partition, and a portion of the casing that houses the annular partition. A second temperature measuring unit for measuring, and the predetermined temperature may be a temperature measured by the second temperature measuring unit or a temperature obtained by subtracting a threshold temperature from the temperature measured by the second temperature measuring unit. .
By doing in this way, the temperature of the annular partition part which a 1st temperature measurement part measures is lower than the temperature of the inner peripheral surface of a vehicle room which a 2nd temperature measurement part measures, or the temperature which subtracted the threshold temperature from it, It is possible to appropriately detect a state in which the possibility that the annular partition portion is thermally contracted is extremely high. Accordingly, it is possible to suppress the problem that the labyrinth part arranged on the inner peripheral surface of the annular partitioning part contacts the rotor shaft to generate vibration and noise, or the problem that the rotor shaft is damaged.

上記構成の蒸気タービン設備において、前記第1温度計測部は、前記環状仕切部の外周面と前記車室の内周面により挟まれた空間であって前記低圧蒸気室と連通していない空間の温度を計測するようにしてもよい。
このようにすることで、熱収縮により変形する環状仕切部に第1温度計測部を直接接触させることなく、環状仕切部の温度を計測することができる。そのため、環状仕切部の熱収縮により第1温度計測部が破損する不具合を抑制することができる。また、低圧蒸気室に流入する媒体による温度変化を直接的に受けないように、環状仕切部の温度を計測することができる。そのため、低圧蒸気室に流入する低圧蒸気の温度が環状仕切部を熱収縮させない範囲で変化する場合には、蒸気タービン設備の運転状態(例えば、タービンの回転数)を変化させずに維持することができる。
In the steam turbine equipment configured as described above, the first temperature measurement unit is a space that is sandwiched between the outer peripheral surface of the annular partitioning portion and the inner peripheral surface of the casing and is not in communication with the low-pressure steam chamber. You may make it measure temperature.
By doing in this way, the temperature of an annular partition part can be measured, without making a 1st temperature measurement part contact the annular partition part which deform | transforms by heat contraction directly. Therefore, the malfunction that a 1st temperature measurement part is damaged by the thermal contraction of an annular partition part can be suppressed. Moreover, the temperature of the annular partition can be measured so that the temperature change due to the medium flowing into the low-pressure steam chamber is not directly received. Therefore, when the temperature of the low-pressure steam flowing into the low-pressure steam chamber changes within a range that does not cause heat shrinkage of the annular partition, the operation state of the steam turbine equipment (for example, the rotational speed of the turbine) should be maintained without change. Can do.

本発明の一態様に係る船舶は、上記のいずれかに記載の蒸気タービン設備と、前記蒸気タービン設備が発生する回転動力によって推進力を発生させる推進器とを備える。
このようにすることで、高圧側タービンと低圧側タービンとの間を仕切る環状仕切部が熱収縮することによる不具合を抑制した蒸気タービン設備を備えた船舶を提供することができる。
The ship concerning one mode of the present invention is provided with the steam turbine equipment in any one of the above, and the propulsion device which generates propulsion power with the rotation power which the steam turbine equipment generates.
By doing in this way, the ship provided with the steam turbine equipment which suppressed the malfunction by the cyclic | annular partition part which partitions off between a high pressure side turbine and a low pressure side turbine thermally contracting can be provided.

本発明の第1態様に係る蒸気タービン設備の制御方法は、ロータ軸と、高圧蒸気によって前記ロータ軸を回転させる高圧側タービンと、前記高圧側タービンから排出された低圧蒸気によって前記ロータ軸を回転させる低圧側タービンと、前記高圧側タービンと前記低圧側タービンとの間において前記ロータ軸の外周面と対向する内周面を形成し、前記高圧側タービンと前記低圧側タービンとの間を仕切るとともに、前記低圧側タービンへ前記高圧側タービンから排出された低圧蒸気を供給する低圧蒸気室の一部を形成する環状仕切部とを備える蒸気タービン設備の制御方法であって、前記環状仕切部の温度を計測する第1温度計測工程と、前記第1温度計測工程が計測する温度が所定温度を下回る場合に前記ロータ軸の回転数を低下させるよう制御する制御工程とを備える。   The steam turbine equipment control method according to the first aspect of the present invention includes a rotor shaft, a high-pressure turbine that rotates the rotor shaft by high-pressure steam, and the rotor shaft that rotates by low-pressure steam discharged from the high-pressure turbine. And forming an inner peripheral surface that opposes the outer peripheral surface of the rotor shaft between the high-pressure turbine and the low-pressure turbine, and partitioning the high-pressure turbine from the low-pressure turbine. A method for controlling steam turbine equipment, comprising: an annular partition that forms part of a low-pressure steam chamber that supplies the low-pressure steam discharged from the high-pressure turbine to the low-pressure turbine, the temperature of the annular partition A first temperature measuring step for measuring the rotation of the rotor shaft when the temperature measured by the first temperature measuring step is lower than a predetermined temperature. And a control step of controlling.

本発明の第1態様に係る蒸気タービン設備の制御方法によれば、第1温度計測工程が計測する環状仕切部の温度が所定温度(例えば、環状仕切部を収容する車室の内周面の温度)を下回る場合、制御工程がロータ軸の回転数を低下させるよう制御する。そのため、低温の媒体の流入によって環状仕切部が熱収縮する場合であっても、環状仕切部の内周面に配されたラビリンス部がロータ軸に接触して振動や騒音が発生する不具合、あるいはロータ軸が損傷する不具合を抑制することができる。   According to the control method of the steam turbine equipment according to the first aspect of the present invention, the temperature of the annular partition measured by the first temperature measurement step is a predetermined temperature (for example, the inner peripheral surface of the passenger compartment that houses the annular partition). When the temperature is lower than the (temperature), the control process controls to reduce the rotational speed of the rotor shaft. Therefore, even when the annular partition is thermally contracted due to the inflow of a low-temperature medium, the labyrinth disposed on the inner peripheral surface of the annular partition contacts the rotor shaft, causing a problem of vibration and noise, or A problem that the rotor shaft is damaged can be suppressed.

本発明の第2態様に係る蒸気タービン設備の制御方法は、ロータ軸と、高圧蒸気によって前記ロータ軸を回転させる高圧側タービンと、前記高圧側タービンから排出された低圧蒸気によって前記ロータ軸を回転させる低圧側タービンと、前記高圧側タービンと前記低圧側タービンとの間において前記ロータ軸の外周面と対向する内周面を形成し、前記高圧側タービンと前記低圧側タービンとの間を仕切るとともに、前記低圧側タービンへ前記高圧側タービンから排出された低圧蒸気を供給する低圧蒸気室の一部を形成する環状仕切部と、前記低圧側タービンへ前記低圧蒸気を供給する流路へ所定温度より高温の暖気用蒸気を供給するか否かを切り換える切換弁とを備える蒸気タービン設備の制御方法であって、前記環状仕切部の温度を計測する第1温度計測工程と、前記第1温度計測工程が計測する温度が前記所定温度を下回る場合に前記暖気用蒸気を前記流路へ供給するよう前記切換弁を制御する制御工程とを備える。   The steam turbine equipment control method according to the second aspect of the present invention includes a rotor shaft, a high-pressure turbine that rotates the rotor shaft by high-pressure steam, and the rotor shaft that rotates by low-pressure steam discharged from the high-pressure turbine. And forming an inner peripheral surface that opposes the outer peripheral surface of the rotor shaft between the high-pressure turbine and the low-pressure turbine, and partitioning the high-pressure turbine from the low-pressure turbine. An annular partition that forms part of a low-pressure steam chamber that supplies low-pressure steam discharged from the high-pressure turbine to the low-pressure turbine, and a flow path that supplies the low-pressure steam to the low-pressure turbine from a predetermined temperature. A steam turbine equipment control method comprising a switching valve for switching whether or not to supply high-temperature warm-up steam, wherein the temperature of the annular partition is measured Comprising a first temperature measuring step, and a control step of temperature to which the first temperature measuring step of measuring to control the switching valve to supply the hot air steam when below the predetermined temperature to the flow path.

本発明の第2態様に係る蒸気タービン設備の制御方法によれば、第1温度計測工程が計測する環状仕切部の温度が所定温度(例えば、環状仕切部を収容する車室の内周面の温度)を下回る場合、制御工程が低圧蒸気を供給する流路へ暖気用蒸気を供給するよう切換弁を制御する。そのため、低圧蒸気室に流入する低温の媒体に所定温度より高温の暖気用蒸気が混合され、環状仕切部が熱収縮することが抑制される。よって、環状仕切部の内周面に配されたラビリンス部がロータ軸に接触して振動や騒音が発生する不具合、あるいはロータ軸が損傷する不具合を抑制することができる。   According to the control method for steam turbine equipment according to the second aspect of the present invention, the temperature of the annular partition measured by the first temperature measurement step is a predetermined temperature (for example, the inner peripheral surface of the passenger compartment that houses the annular partition). When the temperature is lower, the control step controls the switching valve so as to supply the warm-up steam to the flow path for supplying the low-pressure steam. For this reason, it is possible to suppress warm contraction of the annular partition portion by mixing warm steam having a temperature higher than a predetermined temperature with a low temperature medium flowing into the low pressure steam chamber. Therefore, the trouble that the labyrinth part arranged on the inner peripheral surface of the annular partitioning part contacts the rotor shaft to generate vibration and noise, or the trouble that the rotor shaft is damaged can be suppressed.

本発明によれば、高圧側タービンと低圧側タービンとの間を仕切る環状仕切部が熱収縮することによる不具合を抑制した蒸気タービン設備、それを備えた船舶、および蒸気タービン設備の制御方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the steam turbine equipment which suppressed the malfunction by the annular partition part which partitions off between a high pressure side turbine and a low pressure side turbine thermally contracted, the ship provided with the same, and the control method of a steam turbine equipment are provided. can do.

第1実施形態の蒸気タービン設備を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the steam turbine equipment of 1st Embodiment. 図1に示す高中圧蒸気タービンを示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the high intermediate pressure steam turbine shown in FIG. 図2に示す高中圧蒸気タービンのA−A矢視断面図である。It is AA arrow sectional drawing of the high intermediate pressure steam turbine shown in FIG. 図2に示す車室のB−B矢視断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the passenger compartment shown in FIG. 第1実施形態の蒸気タービン設備が実行する動作を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the operation | movement which the steam turbine equipment of 1st Embodiment performs. 第1実施形態の高中圧蒸気タービンについて、各部の温度の経過時間による変化とロータ軸の回転数の経過時間による変化とを示す図である。It is a figure which shows the change by the elapsed time of the temperature of each part about the high intermediate pressure steam turbine of 1st Embodiment, and the change by the elapsed time of the rotation speed of a rotor shaft. 第2実施形態の蒸気タービン設備を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the steam turbine installation of 2nd Embodiment. 第2実施形態の蒸気タービン設備が実行する動作を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the operation | movement which the steam turbine equipment of 2nd Embodiment performs.

〔第1実施形態〕
以下、本発明の第1実施形態に係る蒸気タービン設備について、図面を参照して説明する。
本実施形態に係る蒸気タービン設備100は、LNG船等の船舶の推進用に用いられる。船舶は、蒸気タービン設備100と、蒸気タービン設備100が発生する回転動力を減速して伝達する減速機(図示略)と、減速機を介して伝達される回転動力によって推進力を発生させる推進器であるプロペラ(図示略)とを備える。
[First Embodiment]
Hereinafter, steam turbine equipment according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The steam turbine equipment 100 according to the present embodiment is used for propulsion of a ship such as an LNG ship. The marine vessel includes a steam turbine facility 100, a speed reducer (not shown) that reduces and transmits the rotational power generated by the steam turbine facility 100, and a propulsion device that generates a propulsive force by the rotational power transmitted through the speed reducer. A propeller (not shown).

図1および図2に示すように、本実施形態の蒸気タービン設備100は、主ボイラ10と、高中圧蒸気タービン20と、再熱器30と、低圧蒸気タービン40と、後進用タービン50と、復水器60と、復水ポンプ70と、制御部80と、ロータ軸90とを備える。
主ボイラ10は、バーナ(図示略)から供給される燃料および酸化剤を火炉内で燃焼させ、その燃焼により発生する熱により高温(例えば、約560℃)の主蒸気(高圧蒸気)を生成する装置である。主ボイラ10が生成した主蒸気は、主蒸気管1を介して高中圧蒸気タービン20の主蒸気入口20a(図2参照)へ供給される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the steam turbine equipment 100 of the present embodiment includes a main boiler 10, a high intermediate pressure steam turbine 20, a reheater 30, a low pressure steam turbine 40, a reverse turbine 50, A condenser 60, a condensate pump 70, a control unit 80, and a rotor shaft 90 are provided.
The main boiler 10 burns fuel and an oxidant supplied from a burner (not shown) in a furnace, and generates high-temperature (for example, about 560 ° C.) main steam (high-pressure steam) by heat generated by the combustion. Device. The main steam generated by the main boiler 10 is supplied to the main steam inlet 20 a (see FIG. 2) of the high intermediate pressure steam turbine 20 through the main steam pipe 1.

図1に示すように、主蒸気管1の流路上には、前進切換弁1aと前進操縦弁1bとが設けられている。
前進切換弁1aは、船舶を前進させる推力を得るために主ボイラ10から高中圧蒸気タービン20へ主蒸気を供給する際に開状態となる弁である。前進切換弁1aは、船舶を停止させるには閉状態に切り換えられる。
前進操縦弁1bは、前進切換弁1aが開状態である場合に主ボイラ10から高中圧蒸気タービン20へ供給される主蒸気の流量を制御するために開度が切り換えられる弁である。前進操縦弁1bは、船舶を後進させる場合には閉状態に切り替えられる。前進操縦弁1bの開度は、制御部80によって制御される。
As shown in FIG. 1, a forward switching valve 1 a and a forward steering valve 1 b are provided on the flow path of the main steam pipe 1.
The forward switching valve 1a is a valve that is opened when the main steam is supplied from the main boiler 10 to the high intermediate pressure steam turbine 20 in order to obtain thrust for moving the ship forward. The forward switching valve 1a is switched to a closed state to stop the ship.
The forward control valve 1b is a valve whose opening degree is switched in order to control the flow rate of the main steam supplied from the main boiler 10 to the high intermediate pressure steam turbine 20 when the forward switching valve 1a is in the open state. The forward control valve 1b is switched to a closed state when the ship is moved backward. The opening degree of the forward control valve 1b is controlled by the control unit 80.

図2に示すように、高中圧蒸気タービン20は、高圧蒸気タービン21(高圧側蒸気タービン)と、中圧蒸気タービン22(低圧側蒸気タービン)と、環状仕切部23と、サーマルシールド環24と、車室25とを有する。
高圧蒸気タービン21は、主ボイラ10から主蒸気管1を介して供給される主蒸気によって回転させられる回転部材である。図2に示すように、高圧蒸気タービン21は、軸線X方向に延びるロータ軸90に、軸線X方向に沿って配置される複数段の動翼を取り付けたものである。
As shown in FIG. 2, the high intermediate pressure steam turbine 20 includes a high pressure steam turbine 21 (high pressure side steam turbine), an intermediate pressure steam turbine 22 (low pressure side steam turbine), an annular partition 23, and a thermal shield ring 24. And a passenger compartment 25.
The high-pressure steam turbine 21 is a rotating member that is rotated by main steam supplied from the main boiler 10 via the main steam pipe 1. As shown in FIG. 2, the high-pressure steam turbine 21 is obtained by attaching a plurality of stages of moving blades disposed along the axis X direction to a rotor shaft 90 extending in the axis X direction.

中圧蒸気タービン22は、再熱器30から再熱蒸気管3を介して供給される再熱蒸気(低圧蒸気)によって回転させられる回転部材である。図2に示すように、中圧蒸気タービン22は、軸線X方向に延びるロータ軸90に、軸線X方向に沿って配置される複数段の動翼が取り付けたものである。   The intermediate pressure steam turbine 22 is a rotating member that is rotated by reheat steam (low pressure steam) supplied from the reheater 30 via the reheat steam pipe 3. As shown in FIG. 2, the intermediate-pressure steam turbine 22 has a rotor shaft 90 extending in the axis X direction and a plurality of stages of moving blades arranged along the axis X direction.

再熱器30は、高圧蒸気タービン21から蒸気管2を介して排出される排気蒸気を加熱して再熱蒸気を生成し、再熱蒸気管3を介して中圧蒸気タービン22へ供給する熱交換器ある。再熱器30は、主ボイラ10で発生する熱により排気蒸気を加熱して高温(例えば、560℃)の再熱蒸気を生成する。再熱蒸気管3の流路上には再熱蒸気止弁3aが設けられている。   The reheater 30 heats the exhaust steam discharged from the high pressure steam turbine 21 through the steam pipe 2 to generate reheat steam, and supplies the intermediate pressure steam turbine 22 through the reheat steam pipe 3. There is an exchanger. The reheater 30 heats the exhaust steam with heat generated in the main boiler 10 to generate high-temperature (for example, 560 ° C.) reheat steam. A reheat steam stop valve 3 a is provided on the flow path of the reheat steam pipe 3.

低圧蒸気タービン40は、中圧蒸気タービン22から蒸気管4を介して供給される排気蒸気によって回転させられる回転部材である。低圧蒸気タービン40から排出される排気蒸気は、復水管5を介して復水器60へ供給される。   The low-pressure steam turbine 40 is a rotating member that is rotated by exhaust steam supplied from the intermediate-pressure steam turbine 22 via the steam pipe 4. The exhaust steam discharged from the low-pressure steam turbine 40 is supplied to the condenser 60 through the condensate pipe 5.

後進用タービン50は、主蒸気管1の途中から枝分かれした後進用主蒸気管6を介して供給される主蒸気によって回転させられる回転部材である。後進用タービン50は、船舶が後進する際に用いられる。後進用タービンが有するロータ軸(図示略)と低圧蒸気タービン40が有するロータ軸(図示略)とは、同一の軸線(図示略)上に配置される一体の回転軸となっている。この回転軸は、ロータ軸90とは独立した別個の回転軸となっている。これら一対の回転軸は、それぞれ減速機に接続されている。一対の回転軸のそれぞれから出力される回転動力は、減速機を介してプロペラ(図示略)に伝達される。   The reverse turbine 50 is a rotating member that is rotated by main steam supplied through the reverse main steam pipe 6 branched from the middle of the main steam pipe 1. The reverse turbine 50 is used when the ship reverses. The rotor shaft (not shown) included in the reverse turbine and the rotor shaft (not shown) included in the low-pressure steam turbine 40 are an integral rotating shaft disposed on the same axis (not shown). This rotating shaft is a separate rotating shaft independent of the rotor shaft 90. Each of these pair of rotating shafts is connected to a speed reducer. Rotational power output from each of the pair of rotating shafts is transmitted to a propeller (not shown) via a speed reducer.

後進用主蒸気管6の流路上には、後進中間弁6aと後進操縦弁6bとが設けられている。
後進中間弁6aは、船舶を後進させる推力を得るために主ボイラ10から後進用タービン50へ主蒸気を供給する際に開状態となる弁である。船舶が港湾を航行する場合または船舶を停止させる場合、後進中間弁6aは開状態に切り換えられる。一方、船舶が外洋を航行する場合、後進中間弁6aは閉状態に切り替えられる。
後進操縦弁6bは、後進中間弁6aが開状態である場合に主ボイラ10から後進用タービン50へ供給される主蒸気の流量を制御するために開度が切り換えられる弁である。後進操縦弁6bの開度は、制御部80によって制御される。
On the flow path of the reverse main steam pipe 6, a reverse intermediate valve 6a and a reverse control valve 6b are provided.
The reverse intermediate valve 6a is a valve that is opened when main steam is supplied from the main boiler 10 to the reverse turbine 50 in order to obtain thrust for moving the ship backward. When the ship navigates the harbor or when the ship is stopped, the reverse intermediate valve 6a is switched to the open state. On the other hand, when the ship sails in the open ocean, the reverse intermediate valve 6a is switched to the closed state.
The reverse operation valve 6b is a valve whose opening degree is switched in order to control the flow rate of the main steam supplied from the main boiler 10 to the reverse turbine 50 when the reverse intermediate valve 6a is open. The opening degree of the reverse operation valve 6 b is controlled by the control unit 80.

復水器60は、低圧蒸気タービン40から復水管5を介して供給される排気蒸気を凝縮して復水を生成する装置である。
復水ポンプ70は、復水器60で凝縮した復水を給水管8を介して主ボイラ10へ供給する装置である。
The condenser 60 is a device that condenses exhaust steam supplied from the low-pressure steam turbine 40 via the condensate pipe 5 to generate condensate.
The condensate pump 70 is a device that supplies the condensate condensed in the condenser 60 to the main boiler 10 via the water supply pipe 8.

制御部80は、本実施形態の蒸気タービン設備100の各部を制御する装置である。制御部80は、主ボイラ10のバーナ(図示略)へ供給する燃料および酸化剤の量を制御することにより、主ボイラ10の出力を制御する。また、制御部80は、前進操縦弁1bの開度,後進操縦弁6bの開度等、各種の弁の開度を調整する。このようにして、制御部80は、高中圧蒸気タービン20のロータ軸の回転数および低圧蒸気タービン40のロータ軸の回転数を制御する。   The control unit 80 is a device that controls each part of the steam turbine equipment 100 of the present embodiment. The controller 80 controls the output of the main boiler 10 by controlling the amount of fuel and oxidant supplied to the burner (not shown) of the main boiler 10. Further, the control unit 80 adjusts the opening of various valves such as the opening of the forward control valve 1b and the opening of the reverse control valve 6b. In this way, the control unit 80 controls the rotational speed of the rotor shaft of the high and medium pressure steam turbine 20 and the rotational speed of the rotor shaft of the low pressure steam turbine 40.

次に、図2から図4を参照して、高中圧蒸気タービン20の構造をより詳細に説明する。
図2に示すように、高中圧蒸気タービン20は、環状仕切部23とサーマルシールド環24と車室25とを有する。
高圧蒸気タービン21と中圧蒸気タービン22と環状仕切部23とサーマルシールド環24を軸線X回りに車室25内に収容されている。環状仕切部23およびサーマルシールド環24の外周面は、車室25の内周面に接触した状態で支持されている。
図3に示すように車室25は、上車室25aと下車室25bとを締結ボルトで締結した構造となっている。
Next, the structure of the high and medium pressure steam turbine 20 will be described in more detail with reference to FIGS.
As shown in FIG. 2, the high intermediate pressure steam turbine 20 includes an annular partition 23, a thermal shield ring 24, and a vehicle compartment 25.
The high-pressure steam turbine 21, the intermediate-pressure steam turbine 22, the annular partition 23, and the thermal shield ring 24 are accommodated in the passenger compartment 25 around the axis X. The outer peripheral surfaces of the annular partitioning portion 23 and the thermal shield ring 24 are supported in a state of being in contact with the inner peripheral surface of the passenger compartment 25.
As shown in FIG. 3, the passenger compartment 25 has a structure in which an upper passenger compartment 25a and a lower passenger compartment 25b are fastened with fastening bolts.

環状仕切部23は、車室25に収容される高圧蒸気タービン21と中圧蒸気タービン22との間を仕切る部材である。環状仕切部23は、ロータ軸90の外周面と対向する内周面を有する。図2に示すように、この内周面には、ロータ軸90の外周面との間に蒸気に対するシール領域を形成するための複数のシールリング23bが設けられている。   The annular partition 23 is a member that partitions between the high-pressure steam turbine 21 and the intermediate-pressure steam turbine 22 that are accommodated in the passenger compartment 25. The annular partition 23 has an inner peripheral surface that faces the outer peripheral surface of the rotor shaft 90. As shown in FIG. 2, the inner peripheral surface is provided with a plurality of seal rings 23 b for forming a seal region for steam with the outer peripheral surface of the rotor shaft 90.

環状仕切部23の内部に形成されるノズル室20bには、主蒸気入口20aから主蒸気が導かれる。ノズル室20bに導かれた主蒸気は、高圧蒸気タービン21の第1段静翼に導かれる。高圧蒸気タービン21で主蒸気の高温高圧のエネルギーを回転動力に変化する仕事をした主蒸気は、排気蒸気となって主蒸気出口20cから再熱器30へ導かれる。   The main steam is guided from the main steam inlet 20a to the nozzle chamber 20b formed inside the annular partition 23. The main steam guided to the nozzle chamber 20 b is guided to the first stage stationary blade of the high-pressure steam turbine 21. The main steam that has worked to change the high-temperature and high-pressure energy of the main steam into rotational power in the high-pressure steam turbine 21 becomes exhaust steam and is led to the reheater 30 from the main steam outlet 20c.

高中圧蒸気タービン20に形成される再熱蒸気室20dは、再熱器30から再熱蒸気入口部20eへ導かれた再熱蒸気を中圧蒸気タービン22の第1段静翼へ供給する空間である。再熱蒸気室20dは、軸線X回りに延びる円環状の空間となっている。再熱蒸気室20dは、一部が環状仕切部23の外周面によって形成され、他の一部がサーマルシールド環24の内周面によって形成されている。   The reheat steam chamber 20 d formed in the high intermediate pressure steam turbine 20 is a space for supplying the reheat steam guided from the reheater 30 to the reheat steam inlet 20 e to the first stage stationary blades of the intermediate pressure steam turbine 22. . The reheat steam chamber 20d is an annular space extending around the axis X. The reheat steam chamber 20 d is partly formed by the outer peripheral surface of the annular partition 23 and the other part is formed by the inner peripheral surface of the thermal shield ring 24.

高中圧蒸気タービン20は、環状仕切部23の外周面と車室25の内周面により挟まれた空間S1(高圧蒸気タービン21の第一段落動翼後と連通している空間)を有する。なお、空間S1はノズル室20bおよび再熱蒸気室20dとは連通していない。高圧蒸気タービン21の第一段落動翼後と連通している空間S1と再熱蒸気室20dとの間には複数のシールリング23bによって形成されるシール領域が存在している。また、空間S1とノズル室20b後の高圧蒸気タービン21における第一段落初段ノズル出口の間にも、シール領域が設けられている。   The high intermediate pressure steam turbine 20 has a space S <b> 1 (a space communicating with the rear of the first stage moving blade of the high-pressure steam turbine 21) sandwiched between the outer peripheral surface of the annular partition 23 and the inner peripheral surface of the casing 25. The space S1 does not communicate with the nozzle chamber 20b and the reheat steam chamber 20d. A seal region formed by a plurality of seal rings 23b exists between the space S1 communicating with the rear of the first stage rotor blade of the high-pressure steam turbine 21 and the reheat steam chamber 20d. A seal region is also provided between the space S1 and the first stage first stage nozzle outlet in the high-pressure steam turbine 21 after the nozzle chamber 20b.

このように、空間S1は再熱蒸気室20dに流入する再熱蒸気の温度変化を直接的には受けない空間となっている。同様に、空間S1はノズル室20bに流入する主蒸気の温度変化を直接的には受けない空間となっている。また、環状仕切部23の外周面の一部が再熱蒸気室20dを形成しているため、環状仕切部23の温度は再熱蒸気室20dに流入する媒体の温度によって変化する。したがって、環状仕切部23の温度が変化した場合には、空間S1の温度もその影響を受けて変化する。   Thus, the space S1 is a space that is not directly subjected to the temperature change of the reheat steam flowing into the reheat steam chamber 20d. Similarly, the space S1 is a space that is not directly subjected to the temperature change of the main steam flowing into the nozzle chamber 20b. Moreover, since a part of outer peripheral surface of the annular partition part 23 forms the reheat steam chamber 20d, the temperature of the annular partition part 23 varies depending on the temperature of the medium flowing into the reheat steam chamber 20d. Therefore, when the temperature of the annular partition 23 changes, the temperature of the space S1 also changes under the influence.

本実施形態では、再熱蒸気室20dに流入する媒体の温度によって変化する環状仕切部23の温度を推定するために、高中圧蒸気タービン20に空間S1の温度を計測する温度センサ23c(第1温度計測部)を設けた。温度センサ23cは、環状仕切部23の温度を直接的に計測するものではなく、空間S1の温度を計測することによって環状仕切部23の温度変化を間接的に計測するものである。温度センサ23cが計測した温度は、信号線(図示略)を介して制御部80に伝達される。   In the present embodiment, in order to estimate the temperature of the annular partition 23 that changes depending on the temperature of the medium flowing into the reheat steam chamber 20d, the temperature sensor 23c (first sensor) that measures the temperature of the space S1 in the high and medium pressure steam turbine 20 is used. A temperature measuring unit) was provided. The temperature sensor 23c does not directly measure the temperature of the annular partition 23, but indirectly measures the temperature change of the annular partition 23 by measuring the temperature of the space S1. The temperature measured by the temperature sensor 23c is transmitted to the control unit 80 via a signal line (not shown).

図3に示すように、温度センサ23cの先端は環状仕切部23に接触しない位置に配置されている。温度センサ23cの先端と環状仕切部23との間には、環状仕切部23に熱変形が生じたとしても、これらが接触しない程度の間隔が設けられている。また、温度センサ23cの先端には、温度を計測するための熱電対(図示略)が設けられている。温度センサ23cの先端と環状仕切部23との間に適切な間隔が設けられているため、環状仕切部23の熱変形によって温度センサ23cが固定された位置が変化することや、熱電対による温度計測が不能となることはない。   As shown in FIG. 3, the tip of the temperature sensor 23 c is disposed at a position where it does not contact the annular partition 23. A space is provided between the tip of the temperature sensor 23c and the annular partition 23 so that the annular partition 23 does not come into contact with the annular partition 23 even if thermal deformation occurs. A thermocouple (not shown) for measuring the temperature is provided at the tip of the temperature sensor 23c. Since an appropriate interval is provided between the tip of the temperature sensor 23c and the annular partition 23, the position at which the temperature sensor 23c is fixed changes due to thermal deformation of the annular partition 23, and the temperature due to the thermocouple. Measurement is not impossible.

図3に示すように、空間S1の一部を形成する車室25には、空間S1に滞留したドレン水を復水器60へ導くドレン管(図示略)が設けられている。
図2に示すように、サーマルシールド環24は再熱蒸気室20dの一部を構成する筒状の部材である。サーマルシールド環24は、車室25が高温(例えば、560℃)の再熱蒸気と直接的に接触することを防止する。車室25が高温の再熱蒸気により加熱されないため、車室25の寿命を延ばしたり、高温域でのクリープ強度を確保することができる。
As shown in FIG. 3, a drain pipe (not shown) that guides drain water staying in the space S <b> 1 to the condenser 60 is provided in the casing 25 that forms a part of the space S <b> 1.
As shown in FIG. 2, the thermal shield ring 24 is a cylindrical member that constitutes a part of the reheat steam chamber 20d. The thermal shield ring 24 prevents the passenger compartment 25 from coming into direct contact with high-temperature (for example, 560 ° C.) reheat steam. Since the passenger compartment 25 is not heated by the high-temperature reheat steam, the life of the passenger compartment 25 can be extended and the creep strength in the high temperature region can be ensured.

サーマルシールド環24の外周面とそれに対向する車室25の内周面との間には、空間S2が形成される。空間S2には、高圧蒸気タービン21から排出される排気蒸気が一部抽気されて導かれるようになっている。高圧蒸気タービン21から排出される排気蒸気は、再熱蒸気よりも低温(例えば、370℃)である。そのため、車室25は、高圧蒸気タービン21から排出される排気蒸気によって、再熱蒸気の熱から保護される。   A space S <b> 2 is formed between the outer peripheral surface of the thermal shield ring 24 and the inner peripheral surface of the passenger compartment 25 facing it. A part of the exhaust steam discharged from the high-pressure steam turbine 21 is extracted and guided into the space S2. The exhaust steam discharged from the high-pressure steam turbine 21 is at a lower temperature (for example, 370 ° C.) than the reheat steam. Therefore, the passenger compartment 25 is protected from the heat of the reheated steam by the exhaust steam discharged from the high-pressure steam turbine 21.

次に図3および図4を参照して高中圧蒸気タービン20が備える温度センサについて説明する。
本実施形態の高中圧蒸気タービン20は、温度センサ23cと、温度センサ26aと、温度センサ26bと、温度センサ27aと、温度センサ27bと、温度センサ28aと、温度センサ28bと、温度センサ29aと、温度センサ29bとを備える。
Next, a temperature sensor provided in the high and medium pressure steam turbine 20 will be described with reference to FIGS. 3 and 4.
The high intermediate pressure steam turbine 20 of the present embodiment includes a temperature sensor 23c, a temperature sensor 26a, a temperature sensor 26b, a temperature sensor 27a, a temperature sensor 27b, a temperature sensor 28a, a temperature sensor 28b, and a temperature sensor 29a. And a temperature sensor 29b.

温度センサ26a,27a,28a,29aは、それぞれ車室25の内周面近傍の温度を計測するセンサである。温度センサ26a,27a,28a,29aが計測した温度は、それぞれ信号線(図示略)を介して制御部80に伝達される。
図4に示すように、温度センサ26a,27a,28a,29aは、その先端が車室25の内周面の近傍に位置するように車室25の壁面に埋め込まれている。温度センサ26a,27a,28a,29aの温度計測素子は先端部に配置される。そのため、温度センサ26a,27a,28a,29aが検出する温度は、車室25の内周面に近い温度となる。
The temperature sensors 26a, 27a, 28a, and 29a are sensors that measure the temperature in the vicinity of the inner peripheral surface of the passenger compartment 25, respectively. The temperatures measured by the temperature sensors 26a, 27a, 28a, 29a are transmitted to the control unit 80 via signal lines (not shown).
As shown in FIG. 4, the temperature sensors 26 a, 27 a, 28 a, and 29 a are embedded in the wall surface of the passenger compartment 25 so that the tips thereof are located in the vicinity of the inner peripheral surface of the passenger compartment 25. The temperature measuring elements of the temperature sensors 26a, 27a, 28a, and 29a are arranged at the distal end portion. Therefore, the temperatures detected by the temperature sensors 26 a, 27 a, 28 a, and 29 a are close to the inner peripheral surface of the passenger compartment 25.

温度センサ26b,27b,28b,29bは、それぞれ車室25の外周面近傍の温度を計測するセンサである。温度センサ26b,27b,28b,29bが計測した温度は、それぞれ信号線(図示略)を介して制御部80に伝達される。
図4に示すように、温度センサ26b,27b,28b,29bは、その先端が車室25の外周面の近傍に位置するように配置されている。温度センサ26b,27b,28b,29bの温度計測素子は先端部に配置される。そのため、温度センサ26b,27b,28b,29bが検出する温度は、車室25の外周面に近い温度となる。
The temperature sensors 26b, 27b, 28b, and 29b are sensors that measure the temperature in the vicinity of the outer peripheral surface of the passenger compartment 25, respectively. The temperatures measured by the temperature sensors 26b, 27b, 28b, and 29b are transmitted to the control unit 80 via signal lines (not shown).
As shown in FIG. 4, the temperature sensors 26 b, 27 b, 28 b, and 29 b are arranged so that their tips are located in the vicinity of the outer peripheral surface of the passenger compartment 25. The temperature measuring elements of the temperature sensors 26b, 27b, 28b, and 29b are arranged at the distal end portion. Therefore, the temperature detected by the temperature sensors 26 b, 27 b, 28 b, and 29 b is close to the outer peripheral surface of the passenger compartment 25.

図4に示すように、温度センサ26a,27a,28a,29aが配置される軸線X上の位置は、それぞれ異なった位置となっている。また、温度センサ26b,27b,28b,29bが配置される軸線X上の位置は、それぞれ異なった位置となっている。
温度センサ26aが配置される軸線X上の位置と温度センサ23cが配置される軸線X上の位置は、位置Pで一致している。
なお、温度センサ26aが配置される軸線X上の位置と温度センサ23cが配置される軸線X上の位置は、位置Pで一致しているのが望ましいが、車室25の内周面温度に誤差がでない程度にほぼ一致していればよい。
As shown in FIG. 4, the positions on the axis X where the temperature sensors 26a, 27a, 28a, 29a are arranged are different from each other. The positions on the axis X where the temperature sensors 26b, 27b, 28b, 29b are arranged are different positions.
A position on the axis X where the temperature sensor 26a is arranged and a position on the axis X where the temperature sensor 23c is arranged coincide with each other at the position P.
The position on the axis X where the temperature sensor 26a is arranged and the position on the axis X where the temperature sensor 23c is arranged preferably coincide with each other at the position P. It suffices if they are almost identical to the extent that there is no error.

次に、本実施形態の蒸気タービン設備100が実行する動作について図5に示すフローチャートを用いて説明する。図5に示すフローチャートにおける各処理は、制御部80が記憶部(図示略)から制御プログラムを読み出すことにより実行される。   Next, the operation | movement which the steam turbine equipment 100 of this embodiment performs is demonstrated using the flowchart shown in FIG. Each process in the flowchart shown in FIG. 5 is executed when the control unit 80 reads a control program from a storage unit (not shown).

ステップS501で制御部80は、蒸気タービン設備100の起動が完了しているかどうかを判断し、起動が完了していればステップS502に処理を進める。制御部80は、蒸気タービン設備100の起動が完了していない場合、本フローチャートの処理を一端終了し、再び本フローチャートの処理を開始する。   In step S501, the control unit 80 determines whether or not the activation of the steam turbine equipment 100 is completed. If the activation is completed, the process proceeds to step S502. When the activation of the steam turbine facility 100 is not completed, the control unit 80 ends the process of this flowchart once and starts the process of this flowchart again.

ステップS502で制御部80は、温度センサ23cを用いて空間S1の温度Tnを計測する。温度センサ23cは温度計測素子を図2,3に示す空間S1に配置したものであるが、空間S1が環状仕切部23の外周面に接している。また、空間S1は再熱蒸気室20dおよびノズル室20bと直接的には連通しない空間となっている。そのため、温度センサ23cが計測する温度Tnは、環状仕切部23の温度と厳密には一致しないものの実質的に同一の温度として取り扱うことができる。   In step S502, the control unit 80 measures the temperature Tn of the space S1 using the temperature sensor 23c. The temperature sensor 23c has temperature measuring elements arranged in the space S1 shown in FIGS. 2 and 3, and the space S1 is in contact with the outer peripheral surface of the annular partition 23. The space S1 is a space that does not directly communicate with the reheat steam chamber 20d and the nozzle chamber 20b. Therefore, although the temperature Tn measured by the temperature sensor 23c does not exactly match the temperature of the annular partition 23, it can be handled as substantially the same temperature.

ステップS503で制御部80は、温度センサ26aを用いて車室25のうち環状仕切部23を収容する部分の内周面の温度Tciを計測する。図3に示すように、温度センサ26aが温度Tciを検出する車室25の内周面は、空間S1と接する位置となっている。また、温度センサ23cと温度センサ26aが配置される位置は、軸線X上の位置Pで一致している。そのため、同じ軸線位置Pでの環状仕切部23の温度変化と車室25の温度とが検出できるようになっている。
通常、高温蒸気に直接触れる環状仕切部23の温度が最も高く、次に高い温度が環状仕切部23と車室25に挟まれた空間S1の温度Tnであり、外周部が外気に触れている車室25の温度Tciが最も低くなる。
In step S503, the control unit 80 measures the temperature Tci of the inner peripheral surface of the portion of the passenger compartment 25 that houses the annular partition 23 using the temperature sensor 26a. As shown in FIG. 3, the inner peripheral surface of the passenger compartment 25 where the temperature sensor 26a detects the temperature Tci is a position in contact with the space S1. Further, the positions where the temperature sensor 23c and the temperature sensor 26a are arranged coincide with each other at a position P on the axis X. Therefore, the temperature change of the annular partition 23 and the temperature of the passenger compartment 25 at the same axial position P can be detected.
Usually, the temperature of the annular partition 23 that directly contacts the high-temperature steam is the highest, the next highest temperature is the temperature Tn of the space S1 sandwiched between the annular partition 23 and the vehicle compartment 25, and the outer periphery is in contact with the outside air. The temperature Tci of the passenger compartment 25 is the lowest.

ステップS504で制御部80は、環状仕切部23の温度変化の影響を受ける空間S1の温度Tnが車室25の内周面の温度Tciから閾値温度αを減算した温度より低いかどうかを判断する。制御部80は、Tn<Tci−αを満たすと判断した場合はステップS505へ処理を進め、そうでなければステップS506へ処理を進める。   In step S504, the control unit 80 determines whether or not the temperature Tn of the space S1 affected by the temperature change of the annular partition 23 is lower than the temperature obtained by subtracting the threshold temperature α from the temperature Tci of the inner peripheral surface of the passenger compartment 25. . If it is determined that Tn <Tci−α is satisfied, the control unit 80 proceeds to step S505, and otherwise proceeds to step S506.

ステップS504で制御部80がYESと判断する場合、環状仕切部23の温度変化の影響を受ける空間S1の温度Tnが車室25の内周面の温度Tciよりも低く、かつその温度差が閾値温度αより大きくなっている。車室25の内部は、通常の状態であれば内部から外部に向かって徐々に温度が低下する温度勾配を示す。そのため、通常の状態であれば、環状仕切部23の温度変化の影響を受ける空間S1の温度Tnが車室25の内周面の温度Tciよりも高くなる。
したがって、ステップS504で制御部80がYESと判断する場合、再熱蒸気室20dに何らかの要因で低温の媒体が流入し、低温の媒体によって環状仕切部23が冷却される状態となっているものと判断できる。
When the control unit 80 determines YES in step S504, the temperature Tn of the space S1 affected by the temperature change of the annular partition 23 is lower than the temperature Tci of the inner peripheral surface of the passenger compartment 25, and the temperature difference is a threshold value. The temperature is higher than α. The interior of the passenger compartment 25 exhibits a temperature gradient in which the temperature gradually decreases from the inside toward the outside in a normal state. Therefore, in a normal state, the temperature Tn of the space S1 that is affected by the temperature change of the annular partition 23 becomes higher than the temperature Tci of the inner peripheral surface of the passenger compartment 25.
Therefore, when the control unit 80 determines YES in step S504, the low temperature medium flows into the reheat steam chamber 20d for some reason, and the annular partition 23 is cooled by the low temperature medium. I can judge.

ステップS504において、閾値温度αの値を0以上の任意の値を設定することができるが、例えば、10℃以上かつ20℃以下の任意の値を設定するのが望ましい。
また、ステップS504で制御部80はTn<Tci−αを満たすと判断した場合にステップS505へ処理を進めるものとしたが、他の態様であってもよい。例えば、制御部80は、継続時間β(例えば、5分以上の任意の時間)を設定し、Tn<Tci−αを満たす状態が継続時間βに渡って継続した場合に、ステップS505へ処理を進めるようにしてもよい。
In step S504, the threshold temperature α can be set to any value greater than or equal to 0. For example, it is desirable to set any value between 10 ° C. and 20 ° C.
In addition, when the control unit 80 determines in step S504 that Tn <Tci−α is satisfied, the process proceeds to step S505. However, other modes may be used. For example, the control unit 80 sets the duration β (for example, an arbitrary time of 5 minutes or more), and when the state satisfying Tn <Tci−α continues for the duration β, the process proceeds to step S505. You may make it advance.

この場合、継続時間βに渡ってステップS502,S503,S504の処理が継続的に実行され、継続時間βに渡ってステップS504の判断がYESのままであった場合にステップS505へ処理が進む。このように継続時間βを設けることにより、何らかの突発的な要因でTn<Tci−αの条件が満たされたとしても、即座に高圧蒸気タービン21および中圧蒸気タービン22の回転数を低下させることのないようにすることができる。   In this case, the processes in steps S502, S503, and S504 are continuously executed over the duration β, and the process proceeds to step S505 when the determination in step S504 remains YES over the duration β. By providing the duration β in this way, even if the condition of Tn <Tci−α is satisfied due to some unexpected factor, the rotational speeds of the high-pressure steam turbine 21 and the intermediate-pressure steam turbine 22 are immediately reduced. There can be no.

ステップS505で制御部80は、前進操縦弁1bの開度を絞ることにより、高圧蒸気タービン21および中圧蒸気タービン22の出力・回転数を低下させるよう制御する。高圧蒸気タービン21および中圧蒸気タービン22の出力・回転数を低下させているのは、主蒸気の流量を低下させることにより環状仕切部23とロータ軸90との温度差の発生を抑制するためである。これらの温度差の発生を抑制することにより、低温の媒体の再熱蒸気室20dへの流入によって熱収縮する環状仕切部23のシールリング23bがロータ軸90の外周面に接触する不具合を抑制することができる。制御部80は、ステップS505の処理を実行した後にステップS507に処理を進める。   In step S505, the control unit 80 controls the output / rotation speed of the high-pressure steam turbine 21 and the intermediate-pressure steam turbine 22 to be reduced by reducing the opening degree of the forward control valve 1b. The reason why the output and rotational speed of the high-pressure steam turbine 21 and the intermediate-pressure steam turbine 22 are reduced is to suppress the occurrence of a temperature difference between the annular partition 23 and the rotor shaft 90 by reducing the flow rate of the main steam. It is. By suppressing the occurrence of these temperature differences, the problem that the seal ring 23b of the annular partition 23 that thermally contracts due to the low temperature medium flowing into the reheated steam chamber 20d contacts the outer peripheral surface of the rotor shaft 90 is suppressed. be able to. The control unit 80 proceeds to step S507 after executing the process of step S505.

ステップS506で制御部80は、環状仕切部23の温度変化の影響を受ける空間S1の温度Tnが車室25の内周面の温度Tciよりも高い通常状態であることから、通常動作を実行する。通常動作とは、蒸気タービン設備100が予め定めた目標負荷で運転されるように、前進操縦弁1bの開度を適宜に制御する動作である。制御部80は、通常動作を実行した後に再びステップS502に処理を進める。   In step S506, the control unit 80 performs normal operation because the temperature Tn of the space S1 that is affected by the temperature change of the annular partition 23 is higher than the temperature Tci of the inner peripheral surface of the passenger compartment 25. . The normal operation is an operation for appropriately controlling the opening degree of the forward control valve 1b so that the steam turbine equipment 100 is operated at a predetermined target load. After executing the normal operation, the control unit 80 advances the process to step S502 again.

ステップS507で制御部80は、温度センサ23cを用いて環状仕切部23の温度変化の影響を受ける空間S1の温度Tnを計測する。また、ステップS508で制御部80は、温度センサ26aを用いて車室25のうち環状仕切部23を収容する部分の内周面の温度Tciを計測する。   In step S507, the control unit 80 measures the temperature Tn of the space S1 affected by the temperature change of the annular partition 23 using the temperature sensor 23c. Moreover, the control part 80 measures temperature Tci of the internal peripheral surface of the part which accommodates the annular partition part 23 among the compartment 25 using the temperature sensor 26a by step S508.

ステップS509で制御部80は、環状仕切部23の温度変化の影響を受ける空間S1の温度Tnが車室25の内周面の温度Tciから閾値温度αを減算した温度より高いかどうかを判断する。制御部80は、Tn>Tci−αを満たすと判断した場合はステップS510へ処理を進め、そうでなければ再びステップS505の処理を実行する。   In step S509, the control unit 80 determines whether or not the temperature Tn of the space S1 affected by the temperature change of the annular partition 23 is higher than the temperature obtained by subtracting the threshold temperature α from the temperature Tci of the inner peripheral surface of the passenger compartment 25. . If it is determined that Tn> Tci−α is satisfied, the control unit 80 advances the process to step S510, and if not, executes the process of step S505 again.

以上のステップS509で制御部80はTn>Tci−αを満たすと判断した場合にステップS510へ処理を進めるものとしたが、他の態様であってもよい。例えば、制御部80は、継続時間γ(例えば、5分以上の任意の時間)を設定し、Tn<Tci−αを満たす状態が継続時間γに渡って継続した場合に、ステップS510へ処理を進めるようにしてもよい。   When the control unit 80 determines that Tn> Tci−α is satisfied in step S509 described above, the process proceeds to step S510. However, other modes may be used. For example, the control unit 80 sets a duration γ (for example, an arbitrary time of 5 minutes or more), and when the state satisfying Tn <Tci−α continues for the duration γ, the process proceeds to step S510. You may make it advance.

この場合、継続時間γに渡ってステップS507,S508,S509の処理が継続的に実行され、継続時間γに渡ってステップS509の判断がYESのままであった場合にステップS510へ処理が進む。このように継続時間γを設けることにより、何らかの突発的な要因でTn>Tci−αの条件が満たされたとしても、即座に高圧蒸気タービン21および中圧蒸気タービン22の出力・回転数を増加させることのないようにすることができる。なお、前述した継続時間βと継続時間γとは、同じ値に設定するようにしてもよい。   In this case, the processes in steps S507, S508, and S509 are continuously executed over the duration γ, and the process proceeds to step S510 if the determination in step S509 remains YES over the duration γ. By providing the duration time γ in this way, even if the condition of Tn> Tci-α is satisfied due to some unexpected factor, the output and the rotational speed of the high-pressure steam turbine 21 and the intermediate-pressure steam turbine 22 are immediately increased. It can be made not to let you. Note that the above-described duration β and duration γ may be set to the same value.

ステップS510で制御部80は、前進操縦弁1bの開度を大きくすることにより、高圧蒸気タービン21および中圧蒸気タービン22の出力・回転数を増加させるよう制御する。高圧蒸気タービン21および中圧蒸気タービン22の出力・回転数を増加させているのは、低温の媒体の再熱蒸気室20dへの流入による環状仕切部23の熱収縮が解消されためである。制御部80は、ステップS510の処理を実行した後にステップS502に処理を進める。   In step S <b> 510, the control unit 80 controls to increase the output / rotation speed of the high-pressure steam turbine 21 and the intermediate-pressure steam turbine 22 by increasing the opening degree of the forward control valve 1 b. The reason why the output and the rotational speed of the high-pressure steam turbine 21 and the intermediate-pressure steam turbine 22 are increased is that the thermal contraction of the annular partition 23 caused by the flow of the low-temperature medium into the reheat steam chamber 20d is eliminated. The controller 80 proceeds to step S502 after executing the process of step S510.

次に、本実施形態の蒸気タービン設備100について、各部の温度の経過時間による変化およびロータ軸の回転数の経過時間による変化を図6を参照して説明する。
図6に示すように、再熱蒸気室20dに供給される再熱蒸気の温度Trは経過時間が0分の時点では約550℃となっている。一方、温度Trは、経過時間が20分を経過してから低下し、経過時間が150分から200分となる期間では約340℃となる。これは、何らかの要因で再熱蒸気室20dに低温の媒体が流入していることを示す。
Next, with respect to the steam turbine equipment 100 of the present embodiment, the change due to the elapsed time of the temperature of each part and the change due to the elapsed time of the rotation speed of the rotor shaft will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 6, the temperature Tr of the reheat steam supplied to the reheat steam chamber 20d is about 550 ° C. when the elapsed time is 0 minutes. On the other hand, the temperature Tr decreases after the elapsed time of 20 minutes elapses, and is about 340 ° C. during the period of time from 150 minutes to 200 minutes. This indicates that a low temperature medium flows into the reheat steam chamber 20d for some reason.

図6に示すように、環状仕切部23の温度変化の影響を受ける空間S1の温度Tnは、経過時間が0分の時点では約480℃となっている。また、車室25の内周面の温度Tciは、経過時間が0分の時点では約450℃となっている。このように、経過時間が0分の時点では、環状仕切部23の温度変化の影響を受ける空間S1の温度Tnが車室25の内周面の温度Tciより高い通常運転時の温度状態となっている。   As shown in FIG. 6, the temperature Tn of the space S1 affected by the temperature change of the annular partition 23 is about 480 ° C. when the elapsed time is 0 minutes. Further, the temperature Tci of the inner peripheral surface of the passenger compartment 25 is about 450 ° C. when the elapsed time is 0 minutes. Thus, when the elapsed time is 0 minutes, the temperature Tn of the space S1 that is affected by the temperature change of the annular partition 23 becomes a temperature state during normal operation that is higher than the temperature Tci of the inner peripheral surface of the passenger compartment 25. ing.

一方、温度Tnと温度Tciは、経過時間が20分を経過してから低下し、経過時間が約80分の時点で温度Tnが温度Tciを下回る。温度Tnの温度低下の勾配が大きいのは、再熱蒸気室20dの一部を形成する環状仕切部23の方が、再熱蒸気室20dに流入する低温の媒体の温度による影響を強く受けるからである。
温度Tnと温度Tciの差分は経過時間が約80分を超えてから徐々に拡大し、経過時間が約130分となったときに温度Tnと温度Tciの差分が20℃を上回る。
On the other hand, the temperature Tn and the temperature Tci decrease after the elapsed time of 20 minutes, and the temperature Tn falls below the temperature Tci when the elapsed time is about 80 minutes. The gradient of the temperature drop of the temperature Tn is large because the annular partition 23 that forms a part of the reheat steam chamber 20d is more strongly affected by the temperature of the low-temperature medium flowing into the reheat steam chamber 20d. It is.
The difference between the temperature Tn and the temperature Tci gradually increases after the elapsed time exceeds about 80 minutes, and the difference between the temperature Tn and the temperature Tci exceeds 20 ° C. when the elapsed time reaches about 130 minutes.

前述した図5のステップS504の処理において、閾値温度αを20℃に設定しているものとする。この場合、制御部80は、経過時間が約130分となって温度Tnと温度Tciの差分が20℃を上回ると、ステップS504でYESと判断し、ステップS505の処理を実行する。これにより、図6に示すロータ軸の回転数Rが低下する。ここで、ロータ軸の回転数Rとは、ロータ軸90の回転数である。   Assume that the threshold temperature α is set to 20 ° C. in the process of step S504 in FIG. 5 described above. In this case, when the elapsed time is about 130 minutes and the difference between the temperature Tn and the temperature Tci exceeds 20 ° C., the control unit 80 determines YES in step S504 and executes the process of step S505. Thereby, the rotation speed R of the rotor shaft shown in FIG. 6 decreases. Here, the rotational speed R of the rotor shaft is the rotational speed of the rotor shaft 90.

図6に示す例で、温度Trは、経過時間が200分を経過してから増加し、経過時間が340分となると再び約550℃となる。これは、何らかの要因で再熱蒸気室20dに流入していた低温の媒体の影響が解消されたことを示す。
温度Trの増加に伴って、温度Tnと温度Tciは、経過時間が200分を経過してから増加し、経過時間が約270分の時点で温度Tnが温度Tciを上回る。
In the example shown in FIG. 6, the temperature Tr increases after the elapsed time of 200 minutes has elapsed, and becomes about 550 ° C. again when the elapsed time reaches 340 minutes. This indicates that the influence of the low-temperature medium flowing into the reheat steam chamber 20d for some reason has been eliminated.
As the temperature Tr increases, the temperature Tn and the temperature Tci increase after an elapsed time of 200 minutes, and the temperature Tn exceeds the temperature Tci when the elapsed time is about 270 minutes.

制御部80は、経過時間が約260分となって温度Tnと温度Tciの差分が20℃を下回ると、ステップS509でYESと判断し、ステップS510の処理を実行する。これにより、図6に示すロータ軸の回転数Rが増加する。
このように、本実施形態の蒸気タービン設備100は、再熱蒸気室20dに低温の媒体が流入して環状仕切部23が熱収縮しシールリング23bにより形成されるラビリンス部とロータ軸90との接触異常が発生する前にロータ軸90の回転数Rを低下させる。これにより、熱収縮した環状仕切部23の内周面に取り付けられるシールリング23bがロータ軸90に接触する不具合を抑制し、あるいは接触に起因する振動や騒音の大きさを抑制することができる。
When the elapsed time is about 260 minutes and the difference between the temperature Tn and the temperature Tci falls below 20 ° C., the control unit 80 determines YES in step S509 and executes the process of step S510. Thereby, the rotation speed R of the rotor shaft shown in FIG. 6 increases.
As described above, the steam turbine equipment 100 according to the present embodiment includes a labyrinth portion formed by the seal ring 23b and the labyrinth portion formed by the seal ring 23b when the low temperature medium flows into the reheat steam chamber 20d and the annular partition portion 23 is thermally contracted. Before the contact abnormality occurs, the rotation speed R of the rotor shaft 90 is reduced. Thereby, the malfunction that the seal ring 23b attached to the inner peripheral surface of the heat-shrinkable annular partition 23 contacts the rotor shaft 90 can be suppressed, or the magnitude of vibration and noise caused by the contact can be suppressed.

以上説明した本実施形態の蒸気タービン設備100が奏する作用および効果について説明する。
本実施形態の蒸気タービン設備100は、高圧蒸気タービン21と中圧蒸気タービン22との間を仕切る環状仕切部23が再熱蒸気室20dの一部を形成している。そのため、再熱器30から再熱蒸気が供給される再熱蒸気管3に何らかの要因で低温の媒体が存在し、この媒体が中圧蒸気タービン22に流入すると再熱蒸気室20dの一部を形成する環状仕切部23が冷却される。
The operation and effect of the steam turbine equipment 100 of the present embodiment described above will be described.
In the steam turbine equipment 100 of the present embodiment, the annular partition 23 that partitions the high-pressure steam turbine 21 and the intermediate-pressure steam turbine 22 forms a part of the reheat steam chamber 20d. Therefore, a low temperature medium exists for some reason in the reheat steam pipe 3 to which the reheat steam is supplied from the reheater 30, and when this medium flows into the intermediate pressure steam turbine 22, a part of the reheat steam chamber 20d is formed. The annular partition 23 to be formed is cooled.

本実施形態の蒸気タービン設備100によれば、温度センサ23cが計測する環状仕切部23の温度変化の影響を受ける空間S1の温度TnがTci−αを下回る場合、制御部80が高圧蒸気タービン21および中圧蒸気タービン22の出力・回転数を低下させるよう制御する。そのため、低温の媒体の流入によって環状仕切部23が不意に熱収縮する場合であっても、環状仕切部23の内周面がロータ軸90に接触して振動や騒音が発生し、あるいはロータ軸が損傷する不具合を未然に抑制することができる。   According to the steam turbine equipment 100 of the present embodiment, when the temperature Tn of the space S1 that is affected by the temperature change of the annular partition 23 measured by the temperature sensor 23c is lower than Tci-α, the controller 80 controls the high-pressure steam turbine 21. In addition, control is performed so as to reduce the output and the rotational speed of the intermediate pressure steam turbine 22. Therefore, even when the annular partition 23 is unexpectedly thermally contracted by the inflow of a low-temperature medium, the inner peripheral surface of the annular partition 23 contacts the rotor shaft 90 to generate vibration or noise, or the rotor shaft Can be prevented in advance.

本実施形態の蒸気タービン設備100において、制御部80は、温度センサ23cが計測する温度変化の影響を受ける空間S1の温度TnがTci−αを下回る状態が継続時間βに渡って継続した場合に高圧蒸気タービン21および中圧蒸気タービン22の出力・回転数を低下させるよう制御するようにしてもよい。
このようにすることで、温度センサ23cが計測する温度TnがTci−αを下回る状態が継続時間βに渡って継続し、環状仕切部23が熱収縮している可能性が極めて高い場合に、高圧蒸気タービン21および中圧蒸気タービン22の出力・回転数を低下させることができる。
In the steam turbine equipment 100 of the present embodiment, the control unit 80, when the state where the temperature Tn of the space S1 affected by the temperature change measured by the temperature sensor 23c is lower than Tci-α continues for the duration β. You may make it control so that the output and rotation speed of the high pressure steam turbine 21 and the intermediate pressure steam turbine 22 may be reduced.
By doing in this way, when the temperature Tn measured by the temperature sensor 23c is lower than Tci-α for the duration β, there is a high possibility that the annular partition 23 is thermally contracted. The output and rotation speed of the high-pressure steam turbine 21 and the intermediate-pressure steam turbine 22 can be reduced.

本実施形態の蒸気タービン設備100において、温度センサ23cは、環状仕切部23の外周面と車室25の内周面により挟まれた空間S1であって再熱蒸気室20dと連通していない空間S1の温度を計測する。
このようにすることで、熱収縮により変形する環状仕切部23に温度センサ23cを直接接触させることなく、環状仕切部23の温度変化を計測することができる。そのため、環状仕切部23の熱収縮により温度センサ23cが破損する不具合を抑制することができる。また、再熱蒸気室20dに流入する媒体による温度変化を直接的に受けないように、環状仕切部23の温度変化の影響を受ける空間S1の温度Tnを計測することができる。そのため、再熱蒸気室20dに流入する再熱蒸気の温度が環状仕切部23を熱収縮させない範囲で変化する場合には、蒸気タービン設備100の運転状態(例えば、タービンの回転数)を変化させずに維持することができる。
In the steam turbine equipment 100 of the present embodiment, the temperature sensor 23c is a space S1 sandwiched between the outer peripheral surface of the annular partition 23 and the inner peripheral surface of the vehicle compartment 25 and is not in communication with the reheat steam chamber 20d. The temperature of S1 is measured.
By doing in this way, the temperature change of the annular partition part 23 can be measured, without making the temperature sensor 23c directly contact the annular partition part 23 which deform | transforms by heat shrink. Therefore, the malfunction that the temperature sensor 23c is damaged by the thermal contraction of the annular partition 23 can be suppressed. In addition, the temperature Tn of the space S1 that is affected by the temperature change of the annular partition 23 can be measured so that the temperature change due to the medium flowing into the reheat steam chamber 20d is not directly received. Therefore, when the temperature of the reheat steam flowing into the reheat steam chamber 20d changes within a range in which the annular partition 23 is not thermally contracted, the operating state of the steam turbine equipment 100 (for example, the rotational speed of the turbine) is changed. Can be maintained without.

〔第2実施形態〕
次に本発明の第2実施形態について図7および図8を用いて説明する。
第2実施形態は第1実施形態の変形例であり、以下で特に説明する場合を除き、第1実施形態と同様であるものとする。
第1実施形態の蒸気タービン設備100は、温度センサ23cが計測する温度TnがTn<Tci−αとなる場合に高圧蒸気タービン21および中圧蒸気タービン22の出力・回転数を低下させるものであった。
それに対して第2実施形態の蒸気タービン設備100’は、温度センサ23cが計測する温度TnがTn<Tci−αとなる場合に再熱蒸気管3に加熱用の蒸気を供給するものである。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The second embodiment is a modification of the first embodiment, and is the same as the first embodiment unless otherwise described below.
The steam turbine equipment 100 according to the first embodiment reduces the output and rotational speed of the high-pressure steam turbine 21 and the intermediate-pressure steam turbine 22 when the temperature Tn measured by the temperature sensor 23c satisfies Tn <Tci−α. It was.
On the other hand, the steam turbine equipment 100 ′ of the second embodiment supplies heating steam to the reheat steam pipe 3 when the temperature Tn measured by the temperature sensor 23 c is Tn <Tci−α.

図7に示すように、本実施形態の蒸気タービン設備100’は、再熱蒸気暖管弁1cを備える。再熱蒸気暖管弁1cは、図示しない低圧高温蒸気源から再熱蒸気管3へ暖管用として蒸気を供給するか否かを切り換える弁である。再熱蒸気暖管弁1cを介して再熱蒸気管3へ供給される蒸気の温度は、例えば350℃以上かつ500℃以下の温度となっている。   As shown in FIG. 7, the steam turbine equipment 100 ′ of the present embodiment includes a reheat steam warm pipe valve 1 c. The reheat steam warm pipe valve 1c is a valve that switches whether steam is supplied to the reheat steam pipe 3 from a low-pressure high-temperature steam source (not shown) for warm pipe use. The temperature of the steam supplied to the reheat steam pipe 3 via the reheat steam warm pipe valve 1c is, for example, 350 ° C. or more and 500 ° C. or less.

次に、本実施形態の蒸気タービン設備100’が実行する動作について図8に示すフローチャートを用いて説明する。図8に示すフローチャートにおける各処理は、制御部80が記憶部(図示略)から制御プログラムを読み出すことにより実行される。
なお、図8に示すステップS801〜S804,S806〜S809の処理は、第1実施形態の図5に示すステップS501〜S504,S506〜S509の処理と同様であるので、以下での説明を省略する。以下では、図8に示すステップS805およびステップS810の処理について説明する。
Next, the operation | movement which steam turbine equipment 100 'of this embodiment performs is demonstrated using the flowchart shown in FIG. Each process in the flowchart shown in FIG. 8 is executed by the control unit 80 reading a control program from a storage unit (not shown).
Note that the processing of steps S801 to S804 and S806 to S809 shown in FIG. 8 is the same as the processing of steps S501 to S504 and S506 to S509 shown in FIG. . Below, the process of step S805 and step S810 shown in FIG. 8 is demonstrated.

ステップS805で制御部80は、再熱蒸気暖管弁1cに制御信号を伝達し、再熱蒸気暖管弁1cに開信号を発信する。再熱蒸気暖管弁1cを開状態としているのは、低温の媒体の再熱蒸気室20dへの流入によって熱収縮する環状仕切部23のシールリング23bがロータ軸90の外周面に接触する不具合を抑制するためである。再熱蒸気暖管弁1cを開状態とすることにより、図示しない低圧高温蒸気源から再熱蒸気管3へ蒸気が流入する。これにより、再熱蒸気管3を介して高温の蒸気が再熱蒸気室20dへの流入し、環状仕切部23が熱収縮することが抑制される。制御部80は、ステップS805の処理を実行した後にステップS807に処理を進める。   In step S805, the control unit 80 transmits a control signal to the reheat steam warm pipe valve 1c, and transmits an open signal to the reheat steam warm pipe valve 1c. The reason why the reheat steam warm pipe valve 1c is in the open state is that the seal ring 23b of the annular partition 23 that is thermally contracted by the inflow of a low-temperature medium into the reheat steam chamber 20d contacts the outer peripheral surface of the rotor shaft 90. It is for suppressing. By opening the reheat steam warm pipe valve 1c, steam flows into the reheat steam pipe 3 from a low-pressure high-temperature steam source (not shown). As a result, high-temperature steam flows into the reheat steam chamber 20d through the reheat steam pipe 3, and the annular partition 23 is prevented from being thermally contracted. The control unit 80 advances the process to step S807 after executing the process of step S805.

ステップS810で制御部80は、再熱蒸気暖管弁1cに制御信号を伝達し、再熱蒸気暖管弁1cを閉状態とする。再熱蒸気暖管弁1cを閉状態としているのは、低温の媒体の再熱蒸気室20dへの流入による環状仕切部23の熱収縮が解消されためである。制御部80は、ステップS810の処理を実行した後にステップS802に処理を進める。   In step S810, the control unit 80 transmits a control signal to the reheat steam warm pipe valve 1c to close the reheat steam warm pipe valve 1c. The reason why the reheat steam warm pipe valve 1c is closed is that the thermal contraction of the annular partition 23 due to the flow of the low temperature medium into the reheat steam chamber 20d is eliminated. After executing the process of step S810, the control unit 80 advances the process to step S802.

以上説明した本実施形態の蒸気タービン設備100’によれば、温度センサ23cが計測する環状仕切部23の温度変化の影響を受ける空間S1の温度TnがTci−αを下回る場合、制御部80が再熱蒸気暖管弁1cに制御信号を伝達し、再熱蒸気暖管弁1cを開状態とする。
そのため、低温の媒体の流入によって環状仕切部23が熱収縮しシールリング23bにより形成されるラビリンス部とロータ軸90との接触異常が発生する前に、環状仕切部23の内周面がロータ軸90に接触して振動や騒音が発生し、あるいはロータ軸90が損傷する不具合を抑制することができる。
According to the steam turbine equipment 100 ′ of the present embodiment described above, when the temperature Tn of the space S1 affected by the temperature change of the annular partition 23 measured by the temperature sensor 23c is lower than Tci−α, the controller 80 A control signal is transmitted to the reheat steam warm pipe valve 1c, and the reheat steam warm pipe valve 1c is opened.
Therefore, before the annular partition 23 is thermally contracted by the inflow of a low-temperature medium and a contact abnormality between the labyrinth formed by the seal ring 23b and the rotor shaft 90 occurs, the inner peripheral surface of the annular partition 23 becomes the rotor shaft. It is possible to suppress the occurrence of vibrations and noises coming into contact with 90, or damage to the rotor shaft 90.

本実施形態の蒸気タービン設備100において、制御部80は、温度センサ23cが計測する温度TnがTci−αを下回る状態が継続時間βに渡って継続した場合に制御部80が再熱蒸気暖管弁1cに制御信号を伝達し、再熱蒸気暖管弁1cに開信号を発信するようにしてもよい。
このようにすることで、温度センサ23cが計測する温度TnがTci−αを下回る状態が継続時間βに渡って継続し、環状仕切部23が熱収縮すること可能性が極めて高い場合に、再熱蒸気暖管弁1cを開状態とすることができる。
In the steam turbine equipment 100 of the present embodiment, the control unit 80 causes the reheat steam warm pipe to operate when the state where the temperature Tn measured by the temperature sensor 23c is lower than Tci-α continues for the duration β. A control signal may be transmitted to the valve 1c and an open signal may be transmitted to the reheat steam warm pipe valve 1c.
By doing so, the state where the temperature Tn measured by the temperature sensor 23c is lower than Tci-α continues for the duration β, and the possibility that the annular partition 23 is thermally contracted is extremely high. The hot steam warm pipe valve 1c can be opened.

〔他の実施形態〕
上記の説明において、温度センサ23cは、環状仕切部23の温度として、環状仕切部23の外周面と車室25により挟まれた空間S1の温度を計測するものであったが、他の態様であってもよい。
例えば、温度センサ23cの温度計測素子を環状仕切部23の外周面に接触させ、環状仕切部23の外周面の温度を直接的に計測するようにしてもよい。この場合、環状仕切部23の熱収縮を考慮し、環状仕切部23の外周面に対する温度計測素子の相対位置を一定に保つ機構を設けるのが望ましい。
[Other Embodiments]
In the above description, the temperature sensor 23c measures the temperature of the space S1 sandwiched between the outer peripheral surface of the annular partition 23 and the vehicle compartment 25 as the temperature of the annular partition 23, but in another aspect. There may be.
For example, the temperature measuring element of the temperature sensor 23c may be brought into contact with the outer peripheral surface of the annular partition 23 and the temperature of the outer peripheral surface of the annular partition 23 may be directly measured. In this case, it is desirable to provide a mechanism for keeping the relative position of the temperature measuring element constant with respect to the outer peripheral surface of the annular partition 23 in consideration of the thermal contraction of the annular partition 23.

1 主蒸気管
1a 前進切換弁
1b 前進操縦弁
1c 再熱蒸気暖管弁
2 蒸気管
3 再熱蒸気管
4 蒸気管
5 復水管
6 後進用主蒸気管
6a 後進中間弁
6b 後進操縦弁
8 給水管
10 主ボイラ
20 中高圧蒸気タービン
20a 主蒸気入口
20b ノズル室
20c 主蒸気出口
20d 再熱蒸気室(低圧蒸気室)
20e 再熱蒸気入口部
21 高圧蒸気タービン(高圧側タービン)
22 中圧蒸気タービン(低圧側タービン)
23 環状仕切部
23b シールリング
23c 温度センサ(第1温度計測部)
24 サーマルシールド環
25 車室
26a 温度センサ(第2温度計測部)
26b 温度センサ
30 再熱器
40 低圧蒸気タービン
50 後進用タービン
60 復水器
70 復水ポンプ
80 制御部
90 ロータ軸
100,100’ 蒸気タービン設備
S1,S2 空間
X 軸線
1 main steam pipe 1a forward switching valve 1b forward control valve 1c reheat steam warm pipe valve 2 steam pipe 3 reheat steam pipe 4 steam pipe 5 condensate pipe 6 reverse main steam pipe 6a reverse reverse valve 6b reverse control valve 8 water supply pipe 10 Main boiler 20 Medium-high pressure steam turbine 20a Main steam inlet 20b Nozzle chamber 20c Main steam outlet 20d Reheat steam chamber (low pressure steam chamber)
20e Reheat steam inlet 21 High-pressure steam turbine (high-pressure side turbine)
22 Medium-pressure steam turbine (low-pressure turbine)
23 annular partition part 23b seal ring 23c temperature sensor (first temperature measurement part)
24 Thermal shield ring 25 Car interior 26a Temperature sensor (2nd temperature measurement part)
26b Temperature sensor 30 Reheater 40 Low pressure steam turbine 50 Reverse turbine 60 Condenser 70 Condensate pump 80 Controller 90 Rotor shaft 100, 100 ′ Steam turbine equipment S1, S2 Space X axis

Claims (9)

ロータ軸と、
高圧蒸気によって前記ロータ軸を回転させる高圧側タービンと、
前記高圧側タービンから排出された低圧蒸気によって前記ロータ軸を回転させる低圧側タービンと、
前記高圧側タービンと前記低圧側タービンとの間において前記ロータ軸の外周面と対向する内周面を形成し、前記高圧側タービンと前記低圧側タービンとの間を仕切るとともに、前記低圧側タービンへ前記高圧側タービンから排出された低圧蒸気を供給する低圧蒸気室の一部を形成する環状仕切部と、
前記環状仕切部の温度を計測する第1温度計測部と、
前記第1温度計測部が計測する温度が所定温度を下回る場合に前記ロータ軸の回転数を低下させるよう制御する制御部とを備える蒸気タービン設備。
A rotor shaft;
A high-pressure turbine that rotates the rotor shaft with high-pressure steam;
A low-pressure turbine that rotates the rotor shaft by low-pressure steam discharged from the high-pressure turbine;
An inner peripheral surface opposite to the outer peripheral surface of the rotor shaft is formed between the high-pressure turbine and the low-pressure turbine, and the high-pressure turbine and the low-pressure turbine are partitioned, and the low-pressure turbine is supplied to the turbine. An annular partition that forms part of a low-pressure steam chamber for supplying low-pressure steam discharged from the high-pressure turbine;
A first temperature measurement unit for measuring the temperature of the annular partition;
A steam turbine facility comprising: a control unit that controls to reduce the rotational speed of the rotor shaft when a temperature measured by the first temperature measurement unit is lower than a predetermined temperature.
前記制御部は、前記第1温度計測部が計測する温度が前記所定温度を下回る状態が所定時間に渡って継続した場合に前記ロータ軸の回転数を低下させるよう制御する請求項1に記載の蒸気タービン設備。   2. The control unit according to claim 1, wherein the control unit controls the rotation speed of the rotor shaft to be reduced when a state in which the temperature measured by the first temperature measurement unit is lower than the predetermined temperature continues for a predetermined time. Steam turbine equipment. ロータ軸と、
高圧蒸気によって前記ロータ軸を回転させる高圧側タービンと、
前記高圧側タービンから排出された低圧蒸気によって、前記ロータ軸を回転させる低圧側タービンと、
前記高圧側タービンと前記低圧側タービンとの間において前記ロータ軸の外周面と対向する内周面を形成し、前記高圧側タービンと前記低圧側タービンとの間を仕切るとともに、前記低圧側タービンへ前記高圧側タービンから排出された低圧蒸気を供給する低圧蒸気室の一部を形成する環状仕切部と、
前記環状仕切部の温度を計測する第1温度計測部と、
前記低圧側タービンへ前記低圧蒸気を供給する流路へ所定温度より高温の暖気用蒸気を供給するか否かを切り換える切換弁と、
前記第1温度計測部が計測する温度が前記所定温度を下回る場合に前記暖気用蒸気を前記流路へ供給するよう前記切換弁を制御する制御部とを備える蒸気タービン設備。
A rotor shaft;
A high-pressure turbine that rotates the rotor shaft with high-pressure steam;
A low-pressure turbine that rotates the rotor shaft by low-pressure steam discharged from the high-pressure turbine;
An inner peripheral surface opposite to the outer peripheral surface of the rotor shaft is formed between the high-pressure turbine and the low-pressure turbine, and the high-pressure turbine and the low-pressure turbine are partitioned, and the low-pressure turbine is supplied to the turbine. An annular partition that forms part of a low-pressure steam chamber for supplying low-pressure steam discharged from the high-pressure turbine;
A first temperature measurement unit for measuring the temperature of the annular partition;
A switching valve for switching whether or not to supply warm steam higher than a predetermined temperature to a flow path for supplying the low pressure steam to the low pressure side turbine;
Steam turbine equipment comprising: a control unit that controls the switching valve to supply the warm-up steam to the flow path when the temperature measured by the first temperature measurement unit is lower than the predetermined temperature.
前記制御部は、前記第1温度計測部が計測する温度が前記所定温度を下回る状態が所定時間に渡って継続した場合に前記暖気用蒸気を前記流路へ供給するよう前記切換弁を制御する請求項3に記載の蒸気タービン設備。   The control unit controls the switching valve to supply the warm-up steam to the flow path when a state in which the temperature measured by the first temperature measurement unit is lower than the predetermined temperature continues for a predetermined time. The steam turbine equipment according to claim 3. 前記高圧側タービンと前記低圧側タービンと前記環状仕切部とを収容する車室と、
前記車室うち前記環状仕切部を収容する部分の内周面の温度を計測する第2温度計測部とを備え、
前記所定温度は、前記第2温度計測部が計測する温度または前記第2温度計測部が計測する温度から閾値温度を減算した温度である請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の蒸気タービン設備。
A casing that houses the high-pressure turbine, the low-pressure turbine, and the annular partition,
A second temperature measuring unit that measures the temperature of the inner peripheral surface of the portion of the vehicle compartment that houses the annular partition,
The predetermined temperature is a temperature obtained by subtracting a threshold temperature from a temperature measured by the second temperature measuring unit or a temperature measured by the second temperature measuring unit. Steam turbine equipment.
前記第1温度計測部は、前記環状仕切部の外周面と前記車室の内周面により挟まれた空間であって前記低圧蒸気室と連通していない空間の温度を計測する請求項5に記載の蒸気タービン設備。   The said 1st temperature measurement part measures the temperature of the space which is pinched | interposed by the outer peripheral surface of the said annular partition part, and the internal peripheral surface of the said vehicle interior, and is not connected with the said low pressure steam chamber. The steam turbine equipment described. 請求項6に記載の蒸気タービン設備と、
前記蒸気タービン設備が発生する回転動力によって推進力を発生させる推進器とを備える船舶。
A steam turbine facility according to claim 6;
A marine vessel comprising a propulsion device that generates a propulsive force by rotational power generated by the steam turbine facility.
ロータ軸と、高圧蒸気によって前記ロータ軸を回転させる高圧側タービンと、前記高圧側タービンから排出された低圧蒸気によって、前記ロータ軸を回転させる低圧側タービンと、前記高圧側タービンと前記低圧側タービンとの間において前記ロータ軸の外周面と対向する内周面を形成し、前記高圧側タービンと前記低圧側タービンとの間を仕切るとともに、前記低圧側タービンへ前記高圧側タービンから排出された低圧蒸気を供給する低圧蒸気室の一部を形成する環状仕切部とを備える蒸気タービン設備の制御方法であって、
前記環状仕切部の温度を計測する第1温度計測工程と、
前記第1温度計測工程が計測する温度が所定温度を下回る場合に前記ロータ軸の回転数を低下させるよう制御する制御工程とを備える蒸気タービン設備の制御方法。
A rotor shaft, a high-pressure turbine that rotates the rotor shaft by high-pressure steam, a low-pressure turbine that rotates the rotor shaft by low-pressure steam discharged from the high-pressure turbine, the high-pressure turbine, and the low-pressure turbine Is formed between the high pressure side turbine and the low pressure side turbine, and the low pressure exhausted from the high pressure side turbine to the low pressure side turbine. A steam turbine equipment control method comprising an annular partition that forms part of a low-pressure steam chamber for supplying steam,
A first temperature measurement step for measuring the temperature of the annular partition;
A control method for steam turbine equipment, comprising: a control step of controlling to reduce the rotational speed of the rotor shaft when the temperature measured by the first temperature measurement step is lower than a predetermined temperature.
ロータ軸と、高圧蒸気によって前記ロータ軸を回転させる高圧側タービンと、前記高圧側タービンから排出された低圧蒸気によって前記ロータ軸を回転させる低圧側タービンと、前記高圧側タービンと前記低圧側タービンとの間において前記ロータ軸の外周面と対向する内周面を形成し、前記高圧側タービンと前記低圧側タービンとの間を仕切るとともに、前記低圧側タービンへ前記高圧側タービンから排出された低圧蒸気を供給する低圧蒸気室の一部を形成する環状仕切部と、前記低圧側タービンへ前記低圧蒸気を供給する流路へ所定温度より高温の暖気用蒸気を供給するか否かを切り換える切換弁とを備える蒸気タービン設備の制御方法であって、
前記環状仕切部の温度を計測する第1温度計測工程と、
前記第1温度計測工程が計測する温度が前記所定温度を下回る場合に前記暖気用蒸気を前記流路へ供給するよう前記切換弁を制御する制御工程とを備える蒸気タービン設備の制御方法。
A rotor shaft, a high-pressure turbine that rotates the rotor shaft with high-pressure steam, a low-pressure turbine that rotates the rotor shaft with low-pressure steam discharged from the high-pressure turbine, the high-pressure turbine, and the low-pressure turbine Forming an inner peripheral surface opposed to the outer peripheral surface of the rotor shaft between the high pressure side turbine and the low pressure side turbine, and low pressure steam discharged from the high pressure side turbine to the low pressure side turbine An annular partition that forms part of the low-pressure steam chamber for supplying the low-pressure steam, and a switching valve that switches whether or not to supply warm-up steam having a temperature higher than a predetermined temperature to the flow path for supplying the low-pressure steam to the low-pressure turbine. A steam turbine equipment control method comprising:
A first temperature measurement step for measuring the temperature of the annular partition;
A control method for steam turbine equipment, comprising: a control step of controlling the switching valve to supply the warm-up steam to the flow path when the temperature measured in the first temperature measurement step is lower than the predetermined temperature.
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