JP5055451B1 - 低圧蒸気タービン - Google Patents

Abstract

【課題】ドレンとともに駆動用の蒸気を排出してしまうことなく、しかも、外部からのエネルギーの導入を必要とせずに最終段近傍の静翼を加熱することによって、湿り損失の低減及びエロージョンの防止が可能である低圧蒸気タービンを提供する。
【解決手段】内車室２と、内車室２を覆うように内車室２の外側に設けられる外車室４とを備えた低圧蒸気タービン１であって、内車室２と外車室４の間に設けられ熱媒体が流通する熱媒体加熱流路１６と、熱媒体加熱流路１６に前記熱媒体を導入する熱媒体導入路５４と、少なくとも１本の前記静翼の内部に設けられ、熱媒体加熱流路１６を通過した熱媒体が導入される熱媒体室１２とを備え、熱媒体加熱流路１６を通過することによって加熱された前記熱媒体によって、前記熱媒体室１２が設けられる静翼を加熱する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、火力発電所や原子力発電所等で用いられる低圧蒸気タービンに関するものである。

火力発電所や原子力発電所で用いられる低圧蒸気タービンは、最終段近傍では湿り蒸気条件下で駆動される。湿り蒸気条件下では、ドレンの発生やその成長に伴って熱力学的、流体力学的なエネルギー損失である湿り損失が発生してタービン効率が低下する。また、高速で回転するタービン動翼にドレンが衝突すると、翼表面がエロージョンを受け、タービンの信頼性低下につながるおそれがある。

そこで、低圧蒸気タービンにおける湿り損失低減及びエロージョン防止の対策として、ドレンキャッチャーや中空静翼によってドレンを除去する技術が知られている。低圧蒸気タービンにおいてドレンキャッチャーを用いた技術として、例えば特許文献１には、静翼を支持する静翼外輪にドレンキャッチャーを設けた技術が開示されている。特許文献１に係る技術によれば、ドレンキャッチャーでタービン駆動蒸気に含まれるドレンを捕獲し、捕獲したドレンを通路を介して外部に排出することができる。また、低圧蒸気タービンにおいて中空静翼を用いた技術として、例えば特許文献２には、外側シュラウドから静翼内部を通って内側シュラウドに貫通する空洞を有し、静翼の腹側と背側の表面から前記空洞に連通するとともに互いに所定の間隔を保って上下方向に伸びる複数のスリットを有してなる蒸気タービンの静翼が開示されている。特許文献２に係る蒸気タービンの静翼によれば、前記スリットからドレンを静翼内部の空洞に導いて、空洞よりドレンを回収することができる。

また、湿り損失低減及びエロージョン防止の別の対策として、静翼内に外部より蒸気を導入して静翼を加熱し、静翼表面での蒸気の凝縮を防ぐ技術が知られている。静翼を加熱する技術として、例えば特許文献３には、タービンの高圧段前の軸封パッキンから抽出した高温低圧のリーク蒸気を中空の静翼に導入する技術が開示されている。

特開２００１−５５９０４号公報 特開平１１−３３６５０３号公報 特許第３６１７２１２号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたドレンキャッチャーを用いる技術や、特許文献２に開示された中空静翼を用いる技術は、ドレンを除去することで湿り損失低減及びエロージョン防止は可能であるものの、ドレンとともにタービン駆動用蒸気を同時に排出してしまう可能性がある。また、特許文献３に開示された静翼を加熱する技術では、静翼を加熱するエネルギーとして蒸気を外部から導入する必要があり、システム全体としては外部からエネルギーを導入する必要がある。また、外部より蒸気を導入することに替えて、ヒータを用いて静翼を加熱することもできるが、その場合はヒータ駆動に係るエネルギーが必要となり、やはりシステム全体としては外部からのエネルギーの導入を必要とする。

従って、本発明は、上述の従来技術の問題に鑑み、ドレンとともに駆動用の蒸気を排出してしまうことなく、しかも、外部からのエネルギーの導入を必要とせずに最終段近傍の静翼を加熱することによって、湿り損失の低減及びエロージョンの防止が可能である低圧蒸気タービンを提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明においては、複数本の動翼が固定されたロータを収納するとともに内部に複数本の静翼が固定される内車室と、前記内車室を覆うように前記内車室の外側に設けられる外車室とを備えた低圧蒸気タービンであって、前記内車室と外車室の間に設けられ熱媒体が流通する熱媒体加熱流路と、前記熱媒体加熱流路に前記熱媒体を導入する熱媒体導入路と、少なくとも１本の前記静翼の内部に設けられ前記熱媒体加熱流路を通過した熱媒体が導入される熱媒体室とを備え、前記熱媒体加熱流路を通過することによって加熱された前記熱媒体によって前記熱媒体室が設けられる静翼を加熱することを特徴とする。

内車室と外車室の間は、低圧蒸気タービンで仕事をした後の蒸気を別途設けられる復水器に導くための排気室が形成されている。即ち内車室と外車室の間は、低圧蒸気タービンで仕事をした後の蒸気が存在している。一方、内車室内の高温蒸気（特に蒸気入口近く）が有する熱の一部が内車室を介して放熱され、排気に移る。排気に移った熱は、従来は排気とともに排出され使用されないものであった。本発明においては、熱媒体加熱流路を内車室と外車室の間に設けることで、熱媒体加熱流路内を流れる熱媒体は前記放熱分の熱エネルギーを得た低圧蒸気タービンで仕事をした後の蒸気と熱交換をして加熱される。

前記放熱分の熱エネルギーは、従来は活用されず排気とともに排出されていたものである。本発明によれば、従来活用されることのなかった前記放熱分の熱エネルギーを用いることによって、外部からエネルギーを導入することなく、熱媒体を加熱することができる。そして加熱した熱媒体を静翼に設けた熱媒体室に導入して静翼を加熱することで、静翼表面での蒸気の凝縮を防いで湿り損失の削減やエロージョンの防止をすることが可能となる。つまり、前記放熱分の熱エネルギーを使用することで、外部よりエネルギーを導入することなく静翼を加熱することができる。加えて、本発明は、静翼を加熱することで静翼表面での蒸気の凝縮を防止しドレンの発生を防止するものであるため、駆動用の蒸気を排出してしまうこともない。

また、前記内車室は、前記静翼が翼環を介して内部に支持される壁部材で構成されているとよい。
低圧蒸気タービンの内車室としては、静翼が翼環を介して内部に支持される壁部材で構成されている一重内車室構造や、内車室を第１内車室と第２内車室の二重構造として第１内車室と第２内車室の間に抽気室が形成される二重内車室構造が知られている。
一重内車室構造は、内車室内を流通する駆動用の蒸気が持つ熱の内車室の壁面を介して内車室と外車室の間への放熱量が、二重内車室構造と比較すると多いためエネルギーのロスが多い。一方で一重内車室構造は二重内車室構造と比較すると構造が簡単で製作コスト、メンテナンスコストが安い。
内車室を一重内車室構造とすることによって、内車室の製作コスト、メンテナンスコストを抑えることができる。さらに内車室の壁面を介して放熱する従来廃棄していた熱を前記熱媒体加熱流路での熱媒体の加熱に使用することができるため、低圧蒸気タービン全体としての熱エネルギーのロスを抑えることができる。

また、前記熱媒体室が設けられる静翼は、前記熱媒体室内の前記熱媒体を静翼外に噴射するスリットを有し、前記熱媒体は、水であり、前記熱媒体加熱流路を流通することで蒸気となって前記熱媒体室に導入されるとよい。
前記スリットを設けて熱媒体室から静翼外に熱媒体を噴射することで、熱媒体室に導入した熱媒体を熱媒体室から排出する流路を設ける必要がなく構成が簡単になる。さらに、熱媒体室に導入される熱媒体を蒸気とすることで、熱媒体を前記スリットから静翼外に噴射しても熱媒体が内車室内で異物となることもない。さらにまた、スリットから熱媒体である蒸気を噴射させることで、該蒸気によって動翼で仕事をさせることが可能である。

また、前記熱媒体導入路は、前記低圧蒸気タービンで仕事をした後の蒸気を凝縮させた復水を前記熱媒体加熱流路に導く復水導入路であって、前記復水を前記熱媒体として使用するとよい。
前記熱媒体として、前記復水を使用することで、熱媒体を低圧蒸気タービンの駆動に際して必要な媒体とは別個に用意する必要がなくなる。

また、前記空洞が設けられる静翼の表面温度を検出する静翼表面温度検出手段と、前記熱媒体室が設けられる静翼の上流側の蒸気の圧力を検出する蒸気圧力検出手段と、前記静翼表面温度検出手段の検出温度と、前記蒸気圧力検出手段の検出圧力における飽和蒸気温度との差に基づいて、前記熱媒体加熱流路による加熱量を調整する熱交換量調整手段とを設けるとよい。
静翼を加熱して静翼表面での蒸気の凝縮を防ぐためには、静翼の表面温度を静翼周囲の蒸気圧に相当する飽和蒸気温度よりも高い温度に維持することが必要である。そこで、熱交換量調整手段を設け、静翼表面温度検出手段の検出温度と、前記蒸気圧力検出手段の検出圧力における飽和蒸気温度との差に基づいて熱交換手段による熱交換量を調整し、静翼の表面温度を静翼周囲の蒸気圧に相当する飽和蒸気温度よりも高い温度に維持することで、静翼表面での蒸気の凝縮を防ぐことができる。

また、前記熱交換量調整手段は、前記熱媒体導入路に設けた熱媒体流量調整弁と、前記静翼表面温度検出手段の検出温度と、前記蒸気圧力検出手段の検出圧力における飽和蒸気温度との差に基づいて前記熱媒体流量調整弁の開度を調整する調整弁制御手段とを備えるとよい。
これにより、熱媒体流量調整弁の開度を調整して熱媒体加熱流路への熱媒体の導入量を調整することによって、熱媒体加熱流路での熱媒体の加熱量を調整することができる。

また、前記熱媒体加熱流路を複数備え、前記熱媒体導入路は、途中で複数の分岐導入路に分岐するとともに、各分岐導入路が前記複数の熱媒体加熱流路にそれぞれ接続され、前記熱交換量調整手段は、前記複数の分岐導入路それぞれに設けた分岐導入路熱媒体流量調整弁と、前記静翼表面温度検出手段の検出温度と、前記蒸気圧力検出手段の検出圧力における飽和蒸気温度との差に基づいて前記分岐導入路熱媒体流量調整弁の開度を調整する分岐導入路調整弁制御手段とを備えるとよい。
これにより、各分岐導入路熱媒体流量調整弁の開度を調整して各分岐導入路への熱媒体導入量を調整することによって、各分岐導入路での熱媒体の流量を調整することができる。さらに、一部の分岐導入路熱媒体流量調整弁の開度をゼロとすることで、熱媒体の加熱に使用する熱媒体加熱流路の個数を変更することができ、熱媒体の伝熱面積を変更して、熱媒体加熱流路での熱媒体の加熱量を調整することができる。

また、前記熱媒体加熱流路は、前記内車室の上半部の周囲に設けられているとよい。
内車室上半部は、内車室下半部と比較すると内車室を介した放熱量が多い。そのため、熱媒体加熱流路を内車室上半部に設けることでより効率的に熱媒体を加熱することができる。さらに、一般的に内車室下半部には抽気管等の付属部品が多く取り付けられている。そのため、付属部品が取り付けられている量が少ない内車室上半部に熱媒体加熱流路を取り付けることで、熱媒体加熱流路の取り付けが容易となる。

また、前記熱媒体加熱流路は、前記内車室の蒸気入口部の周囲に設けられているとよい。
蒸気入口部内部は、低圧蒸気タービンで仕事をする前の状態の蒸気、即ち内車室内を流れる蒸気のうち最も温度の高い状態の蒸気が流れている。そのため、蒸気入口部では内車室外への放熱量が大きいので、熱媒体加熱流路を蒸気入口部周囲に設けることで効率的に熱媒体を加熱することができる。

本発明によれば、ドレンとともに駆動用の蒸気を排出してしまうことなく、しかも、外部からエネルギーを導入せずに最終段近傍の静翼を加熱することによって、湿り損失の低減及びエロージョンの防止が可能である低圧蒸気タービンを提供することができる。

実施形態１に係る低圧蒸気タービンの構成を示す概略構成図である。 実施形態１における熱交換パネル周辺の概略構成図である。 実施形態１における最終段静翼周辺の概略構成図である。 実施形態１における最終段静翼の加熱に係る復水導入制御の手順を示すフローチャートである。 実施形態２における熱交換パネル周辺の概略構成図である。 実施形態２における最終段静翼の加熱に係る復水導入制御の手順を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

（実施形態１）
まず、図１を用いて低圧蒸気タービンの構成の概略について説明する。
図１は実施形態１に係る低圧蒸気タービンの構成を示す概略構成図である。低圧蒸気タービン１は、内車室２と、内車室２を覆うように内車室２の外側に設けられる外車室４とを備えている。そして内車室２と外車室４との間には空間１４が形成される。

内車室２は、ロータ６が収納される内車室本体２２と、内車室本体２２に外部より蒸気を導入するための蒸気入口部２４と、内車室２２本体で仕事をした後の蒸気の流れをガイドするフローガイド２６とを含んで構成されている。また、内車室２は、一重内車室構造である。

ロータ６は、外車室４外で軸受部１２によって回転自在に支持されている。また、ロータ６には、複数本の動翼８が植え込まれて固定されており、ロータ６の動翼が植え込まれた部分及び動翼８は内車室本体２２内に収納されている。

内車室本体２２内には、翼環１１（図１においては不図示）を介してロータ６側の動翼８と対向するように、複数本の静翼１０が取り付けられている。

さらに、本発明に特徴的な構成として、内車室２の上半部を取り囲んで熱交換パネル１６が設けられている。熱交換パネル１６は、内部を熱媒体（実施形態１においては後述する復水）が流通する流路であって、流路外部と熱交換できる材料で形成されたものである。つまり、熱交換パネル１６は、熱交換パネル１６内を流れる熱媒体を、熱交換パネル１６外部と熱交換させるために設けられたものである。

次に、熱交換パネル１６周辺の構成及び動作について図１〜図３を用いて説明する。図２は実施形態１における熱交換パネル周辺の概略構成図であり、図３は実施形態１における最終段静翼周辺の概略構成図である。

図２において、３８は復水ポンプである。復水ポンプ３８は、復水器（不図示）にて低圧蒸気タービン１で仕事をした後の水蒸気を等圧冷却して凝縮させた復水を次工程に送液するためのポンプであって、低圧蒸気タービン１の外部に設けられるものである。

復水ポンプ３８で送液される復水は、復水流路３９を通り、復水流路３９上に２台直列に配された低圧給水加熱器４０、４２で加熱された後、次工程に送液されるようになっている。

また、復水ポンプ３８の下流且つ低圧給水加熱器４０の上流で復水流路３９から分岐した上流側復水導入路５０が形成されるとともに、低圧給水加熱器４２の下流で復水流路３９から分岐した下流側復水導入路５２が形成される。上流側復水導入路５０と下流側復水導入路５２は合流して復水導入路５４を形成し、復水導入路５４は熱交換パネル１６に接続されている。

また、上流側復水導入路５０、下流側復水導入路５２、復水導入路５４にはそれぞれ、内部の流体の流量を調整するコントロールバルブ４４、４６、４８が設けられている。コントロールバルブ４４、４６、４８は何れも後述する制御装置３０によって開度を調整される。

また、図２及び図３には、低圧蒸気タービン１に設けられる複数本の静翼のうち最終段の静翼、即ち内車室本体２２内の蒸気流れ最下流に位置する最終段静翼１０ａを示している。最終段静翼１０ａには、その表面温度を検出する静翼表面温度計３４が取り付けられている。さらに、最終段静翼１０ａの蒸気流れ上流側には、蒸気の圧力を検出する蒸気圧力計３２が設けられている。静翼表面温度計３４及び蒸気圧力計３２の検出値は、制御装置３０に取り込まれるようになっている。

さらに、最終段静翼１０ａは図３に示すように中空形状であり、内部に熱媒体室１２が形成されている。熱媒体室１２は、内車室本体２２の壁面及び翼環１１内を通る静翼導入路１７によって熱交換パネル１６と連通されている。これにより、熱交換パネル１６を通って加熱されて蒸気化された復水を最終段静翼１０ａ内の熱媒体室１２に導入することができる。
なお、熱交換パネル１６は、蒸気入口部２４から中間段静翼部分まで延設することが、熱交換効率上好ましい。

また、最終段静翼１０ａには、熱媒体室１２と静翼１０ａ外部を連通するスリット１３が設けられている。スリット１３は、最終段静翼１０ａの内車室本体２２内部を流れる蒸気流れ下流側に設けられている。

次に、以上の構成の低圧蒸気タービン１の動作について説明する。
低圧蒸気タービン１において、外部より導入される蒸気は、蒸気入口部２４を通って内車室本体２２内に導入される。内車室本体２２に導入された蒸気は、静翼１０を通過しながら膨張して増速され、動翼８に対して仕事をしてロータ６を回転させる。

内車室本体２２内で仕事をした後の蒸気は、内車室本体２２から空間１４に排出される。空間１４に排出された蒸気の一部は、図１にＡで示した流れのようにフローガイド２６に沿って内車室本体２２の上方に流れた後、内車室本体２２の周囲に沿って下方に流れる。そして、前記蒸気の一部は、外車室４下部の排出部（不図示）から外車室４外に排出された後、前記復水器（不図示）に送られる。一方、空間１４に排出された蒸気の残りの一部は、図１にＢで示した流れのようにフローガイド２６に沿って空間１４内で下方に流れ、外車室４下部の排出部（不図示）から外車室４外に排出され、前記復水器（不図示）に送られる。

一方、制御装置３０によって、最終段静翼１０ａ内の熱媒体室１２への復水導入制御が行われる。該制御について図４を用いて説明する。図４は、実施形態１における最終段静翼の加熱に係る復水導入制御の手順を示すフローチャートである。

低圧蒸気タービン１が駆動されると、ステップＳ１に進む。
ステップＳ１では、制御装置３０に、最終段静翼１０ａに取り付けられた静翼表面温度計３４の検出値（以下、最終段静翼表面温度と称する）が取り込まれるとともに、最終段静翼１０ａの蒸気流れ上流側に取り付けられた蒸気圧力計３２の検出値（以下、最終段上流蒸気圧力と称する）が取り込まれる。

次いでステップＳ２に進む。
ステップＳ２では、制御装置３０によって、最終段上流蒸気圧力を元に当該圧力における飽和蒸気温度が演算され、該飽和蒸気温度と最終段静翼表面温度との温度差Δｔが算出される。なお、ここではΔｔは最終段静翼表面温度−飽和蒸気温度を意味するものとする。

次いで、ステップＳ３に進む。
ステップＳ３では、Δｔが予め定めた閾値ｔ１より小さいか否か判断する。なお、ｔ１は正の値である。
ステップＳ３においてＹｅｓ即ちΔｔ＜ｔ１であれば、最終段表面温度が充分に加熱されておらず、最終段静翼１０ａの表面で蒸気が凝縮する可能性があるため、ステップＳ４に進む。
一方、ステップＳ３においてＮｏ即ちΔｔ≧ｔ１であれば、最終段静翼表面温度が充分に加熱されており、最終段静翼１０ａの表面で蒸気が凝縮する可能性は低く、ステップＳ５に進む。

ステップＳ４では、前記温度差Δｔに基づき、制御装置３０によりコントロールバルブ４８が全開とされるとともに、コントロールバルブ４４又は４６の開度を大きくする。これにより復水流路３９を流れる復水の復水導入路５４を介した熱交換パネル１６内への導入量が増える。
なお、温度差Δｔが例えば負の値となるなど、最終段静翼表面温度が飽和蒸気温度と比較してより低い場合には、より高温である低圧給水加熱器４０、４２で加熱された復水がより多く熱交換パネル１６に導入されるようコントロールバルブ４６の開度がコントロールバルブ４４の開度よりも大きくなるようにコントロールバルブ４４、４６の開度を調整する。逆に、Δｔがｔ１に近い値である場合にはコントロールバルブ４４の開度がコントロール４６の開度よりも大きくなるようにコントロールバルブ４４、４６の開度を調整する。

復水導入路５４より熱交換パネル１６内に導入された復水は、熱交換パネル１６内を流通しながら、熱交換パネル１６の外部即ち空間１４内の蒸気と熱交換して加熱され蒸気となる。熱交換パネル１６で蒸気となった復水は、静翼導入路１７を介して最終段静翼１０ａに設けられる熱媒体室１２に導入される。蒸気となった復水が熱媒体室１２に導入されることにより、最終段静翼１０ａが加熱される。
ステップＳ４が終了するとステップＳ１に戻る。

なお、熱媒体室１２に導入された蒸気は、スリット１３より外部即ち内部車室本体２２内に噴射される。これにより、蒸気化した復水の排出系統が不要となるとともに、噴射された蒸気化した復水により動翼で仕事をさせることができる。

一方、ステップＳ５においては、Δｔが予め定めた閾値ｔ２より小さいか否か判断する。なおｔ２はｔ１よりも大きな値に設定する。
ステップＳ５においてＹｅｓ即ちｔ２＜Δｔであれば、最終段静翼表面温度が加熱されすぎており、ステップＳ６に進む。ステップＳ５でＮｏ即ちｔ２≧ΔｔであればそのままステップＳ１に戻る。

ステップＳ６では、コントロールバルブ４４又は４６の開度を小さくして熱交換パネル１６への復水導入量を削減する。
ステップＳ６が終了するとステップＳ１に戻る。

低圧蒸気タービン１の運転中は、以上のステップＳ１〜ステップＳ６を繰り返すことにより、熱媒体室１２へ導入される熱媒体（蒸気化された復水）量を調整して、ｔ１≦Δｔ≦ｔ２の状態、即ち最終段静翼表面温度がｔ１〜ｔ２だけ飽和蒸気温度より高い状態を保つことができる。
これにより、最終段静翼１０ａ表面での蒸気の凝縮を防いで湿り損失の削減やエロージョンの防止をすることが可能となる。

なお、熱媒体室１２を設けるとともに、熱媒体室１２に熱交換パネル１６で加熱されて蒸気化した復水が導入される静翼は、実施形態１のように最終段静翼に限られるものではない。つまり、最終段静翼を含めて複数の静翼に熱媒体室を設け、該複数の熱媒体室に蒸気化した復水を導入することもできる。

（実施形態２）
図５は、実施形態２における熱交換パネル周辺の概略構成図である。図５において、図１〜図３と同一の符号は同一物を表すものとし、その説明を省略する。

図５において、内車室２を構成する蒸気入口部２４を取り囲んで第１の熱交換パネル１６ａが設けられているとともに、内車室本体２２の上半部を取り囲んで第２の熱交換パネル１６ｂが設けられている。熱交換パネル１６ａ、１６ｂは何れも内部を熱媒体（実施形態２においては後述する復水）が流通する流路であって、流路外部と熱交換できる材料で形成されたものである。

また、復水ポンプ３８の下流側で復水流路３９から分岐した復水導入路５５が形成されている。復水導入路５５は途中で２つの分岐導入路５５ａ、５５ｂに分岐している。２つの分岐導入路５５ａ、５５ｂはそれぞれ、熱交換パネル１６ａ、１６ｂに接続されている。

分岐導入路５５ａ、５５ｂにはそれぞれ、内部の流体の流量を調整するコントロールバルブ４５ａ、４５ｂが設けられている。コントロールバルブ４５ａ、４５ｂは何れも後述する制御装置３１によって開度を調整される。また、静翼表面温度計３４及び蒸気圧力計３２の検出値は、制御装置３１に取り込まれるようになっている。

次に、以上の構成の低圧蒸気タービン１’の動作について図６を用いて説明する。
ステップＳ１１では、制御装置３１に、静翼表面温度計３４の検出値である最終段静翼表面温度が取り込まれるとともに、蒸気圧力計３２の検出値である最終段上流蒸気圧力が取り込まれる。

次いでステップＳ１２に進む。
ステップＳ１２では、制御装置３１によって、最終段上流蒸気圧力を元に当該圧力における飽和蒸気温度が演算され、該飽和蒸気温度と最終段静翼表面温度との温度差Δｔが算出される。

次いで、ステップＳ１３に進む。
ステップＳ１３では、Δｔが予め定めた閾値ｔ１より小さいか否か判断する。なお、ｔ１は正の値である。
ステップＳ１３においてＹｅｓ即ちΔｔ＜ｔ１であれば、最終段表面温度が充分に加熱されておらず、最終段静翼１０ａの表面で蒸気が凝縮する可能性があるため、ステップＳ４に進む。
一方、ステップＳ１３においてＮｏ即ちΔｔ≧ｔ１であれば、最終段静翼表面温度が充分に加熱されており、最終段静翼１０ａの表面で蒸気が凝縮する可能性は低く、ステップＳ５に進む。

ステップＳ１４では、前記温度差Δｔに基づき、制御装置３１により流路が開放された分岐導入路の本数を増やす。例えばコントロールバルブ４５ａ、４５ｂの両方が閉じている状態であれば、コントロールバルブ４５ａ、４５ｂの何れかを開く。これにより復水流路３９を流れる復水の一部が流れる分岐導入路の本数が増え、熱交換パネルを流れる復水が熱交換する伝熱面積が増加する。

復水導入路５５より導入された復水は、熱交換パネル１６ａ、１６ｂ内を流通しながら、熱交換パネル１６ａ、１６ｂの外部即ち空間１４内の蒸気と熱交換して加熱され蒸気となる。熱交換パネル１６ａ、１６ｂで蒸気となった復水は、静翼導入路（図５においては不図示）を介して最終段静翼１０ａに設けられる熱媒体室１２に導入される。蒸気となった復水が熱媒体室１２に導入されることにより、最終段静翼１０ａが加熱される。
ステップＳ１４が終了するとステップＳ１１に戻る。

一方、ステップＳ１５においては、Δｔが予め定めた閾値ｔ２より小さいか否か判断する。なおｔ２はｔ１よりも大きな値に設定する。
ステップＳ１５においてＹｅｓ即ちｔ２＜Δｔであれば、最終段静翼表面温度が加熱されすぎており、ステップＳ１６に進む。ステップＳ１５でＮｏ即ちｔ２≧ΔｔであればそのままステップＳ１１に戻る。

ステップＳ１６では、制御装置３１により流路が開放された分岐導入路の本数を減らす。例えば弁４５ａ、４５ｂの両方が開いている状態であれば、弁４５ａ、４５ｂの何れかを閉じる。これにより、熱交換パネルを流れる復水が熱交換する伝熱面積を削減する。
ステップＳ１６が終了するとステップＳ１１に戻る。

低圧蒸気タービン１’の運転中は、以上のステップＳ１１〜ステップＳ１６を繰り返すことにより、熱媒体室１２へ導入される熱媒体（復水）の熱交換パネルでの伝熱面積を調整することによって、ｔ１≦Δｔ≦ｔ２の状態を保つことができる。
これにより、最終段静翼１０ａ表面での蒸気の凝縮を防いで湿り損失の削減やエロージョンの防止をすることが可能となる。

なお、実施形態１と同様、熱媒体室１２を設けるとともに、熱媒体室１２に熱交換パネル１６ａ、１６ｂで加熱されて蒸気化した復水が導入される静翼は、本実施例のように最終段静翼に限られるものではない。つまり、最終段静翼を含めて複数の静翼に熱媒体室を設け、該複数の熱媒体室に蒸気化した復水を導入することもできる。

また、実施形態２においては、熱交換パネルを２つ設けるとともに、復水導入路５５を２つに分岐しているが、熱交換パネルを３つ以上設けるとともに、復水導入路５５を熱交換パネルと同数の３つ以上に分岐させることもできる。熱交換パネルの個数及び復水道入路５５の分岐数が多いほど、より細やかな伝熱面積調整が可能となるが、必要なコントロールバルブ数が多くなりコスト高となる。従って、熱交換パネルの個数及び復水道入路５５の分岐数は、コストと伝熱面積調整の精度の兼ね合いで決定するとよい。

また、実施形態１、実施形態２の何れも、既設の内車室と外車室を有する低圧蒸気タービンに、熱交換パネルを設けるとともに、静翼を熱媒体室を有する静翼とし、熱交換パネルへの熱媒体導入系統を設けることで、本発明の実施が可能である。つまり、低圧蒸気タービンを新規に制作する場合に既設設備への対応が可能である。

ドレンとともに駆動用の蒸気を排出してしまうことなく、しかも、外部からエネルギーを導入せずに最終段近傍の静翼を加熱することによって、湿り損失の低減及びエロージョンの防止が可能である低圧蒸気タービンとして利用することができる。

１ 低圧蒸気タービン
２ 内車室
４ 外車室
６ ロータ
８ 動翼
１０ 静翼
１１ 翼環
１６ 熱交換パネル（熱媒体加熱流路）
２２ 内車室本体
２４ 蒸気入口部
３０ 制御装置（調整弁制御手段）
３１ 制御装置（分岐導入路調整弁制御手段）
３２ 蒸気圧力計（蒸気圧力検出手段）
３４ 静翼表面温度計（静翼表面温度検出手段）
４４、４６、４８ コントロールバルブ（熱媒体流量調整弁）
４５ａ、４５ｂ コントロールバルブ（分岐導入路熱媒体流量調整弁）
５０ 上流側復水導入路
５２ 下流側復水導入路
５４、５５ 復水導入路
５５ａ、５５ｂ 分岐導入路

Claims (9)

1. 複数本の動翼が固定されたロータを収納するとともに内部に複数本の静翼が固定される内車室と、前記内車室を覆うように前記内車室の外側に設けられる外車室とを備えた低圧蒸気タービンであって、
   前記内車室と外車室の間に設けられ、熱媒体が流通する熱媒体加熱流路と、
   前記熱媒体加熱流路に前記熱媒体を導入する熱媒体導入路と、
   少なくとも１本の前記静翼の内部に設けられ、前記熱媒体加熱流路を通過した熱媒体が導入される熱媒体室とを備え、
   前記熱媒体加熱流路を通過することによって加熱された前記熱媒体によって、前記熱媒体室が設けられる静翼を加熱することを特徴とする低圧蒸気タービン。
2. 前記内車室は、前記静翼が翼環を介して内部に支持される壁部材で構成される一重内車室構造であることを特徴とする請求項１記載の低圧蒸気タービン。
3. 前記熱媒体室が設けられる静翼は、前記熱媒体室内の前記熱媒体を静翼外に噴射するスリットを有し、
   前記熱媒体は、水であり、前記熱媒体加熱流路を流通することで蒸気となって前記熱媒体室に導入されることを特徴とする請求項１又は２記載の低圧蒸気タービン。
4. 前記熱媒体導入路は、前記低圧蒸気タービンで仕事をした後の蒸気を凝縮させた復水を前記熱媒体加熱流路に導く復水導入路であって、
   前記復水を前記熱媒体として使用することを特徴とする請求項１〜３何れか１に記載の低圧蒸気タービン。
5. 前記熱媒体室が設けられる静翼の表面温度を検出する静翼表面温度検出手段と、前記熱媒体室が設けられる静翼の上流側の蒸気の圧力を検出する蒸気圧力検出手段と、前記静翼表面温度検出手段の検出温度と、前記蒸気圧力検出手段の検出圧力における飽和蒸気温度との差に基づいて、熱交換量を調整する熱交換量調整手段とを設けたことを特徴とする請求項１〜４何れか１に記載の低圧蒸気タービン。
   
6. 前記熱交換量調整手段は、
   前記熱媒体導入路に設けた熱媒体流量調整弁と、
   前記静翼表面温度検出手段の検出温度と、前記蒸気圧力検出手段の検出圧力における飽和蒸気温度との差に基づいて前記熱媒体流量調整弁の開度を調整する調整弁制御手段とを備えたことを特徴とする請求項５記載の低圧蒸気タービン。
7. 前記熱媒体加熱流路を複数備え、
   前記熱媒体導入路は、途中で複数の分岐導入路に分岐するとともに、各分岐導入路が前記複数の熱媒体加熱流路にそれぞれ接続され、
   前記熱交換量調整手段は、
   前記複数の分岐導入路それぞれに設けた分岐導入路熱媒体流量調整弁と、
   前記静翼表面温度検出手段の検出温度と、前記蒸気圧力検出手段の検出圧力における飽和蒸気温度との差に基づいて前記分岐導入路熱媒体流量調整弁の開度を調整する分岐路調整弁制御手段とを備えたことを特徴とする請求項５記載の低圧蒸気タービン。
8. 前記熱媒体加熱流路は、前記内車室の上半部の周囲に設けられていることを特徴とする請求項１〜７何れか１に記載の低圧蒸気タービン。
9. 前記熱媒体加熱流路は、前記内車室の蒸気入口部の周囲に設けられていることを特徴とする請求項１〜８何れか１に記載の低圧蒸気タービン。

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