JP7369089B2 - ドレン除去監視装置 - Google Patents

Description

本開示は、ドレン除去監視装置に関する。

蒸気タービンでは、動翼への水滴の衝突によって、動翼がエロージョン損傷を受けるおそれがある。特許文献１には、中空状の静翼の翼面に、静翼内部の内部空間と静翼の外部とを連通するスリットを形成し、このスリットを介して、静翼の表面に付着した水分（液相）を圧力差によって内部空間に吸い込むことで、ドレン除去が可能な蒸気タービンが開示されている。この蒸気タービンでは、静翼の外部と内部空間との圧力差をタービン負荷変動に応じた適切な圧力差に調整することにより、ドレン除去を行っている。

特開昭６２－１５７２０６号公報

しかしながら、スリットを介して内部空間へ吸い込まれるのは液相だけではなく気相も吸い込まれるため、ドレン除去が適切に行われているかどうかは実際にはわからない。ドレン除去が適切に行われているかどうかを把握するためには、スリットを介して内部空間へ吸い込まれる液相及び気相の両方の流量を測定する必要がある。

上述の事情に鑑みて、本開示の少なくとも１つの実施形態は、ドレン除去が適切に行われているかどうかを把握できるドレン除去監視装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本開示に係るドレン除去監視装置は、蒸気タービンにおいて、内部空間を含む中空状の少なくとも１つの静翼の表面に形成されたスリットを介して、前記静翼の外部の流体を前記内部空間に吸い込むことによって行われるドレン除去を監視するためのドレン除去監視装置であって、前記内部空間に吸い込まれた前記流体を液相と気相とに分離する気液分離装置と、前記気液分離装置によって分離された前記液相の流量を測定する液相流量測定装置と、前記気液分離装置によって分離された前記気相の流量を測定する気相流量測定装置と、前記液相流量測定装置と前記蒸気タービンとを連通する液相戻りラインと、前記気相流量測定装置と前記蒸気タービンとを連通する気相戻りラインとを備える。

本開示のドレン除去監視装置によれば、蒸気タービンの静翼に形成されたスリットを介して静翼の内部空間へ吸い込まれる流体中の液相及び気相の両方の流量を測定するので、ドレン除去が適切に行われているかどうかを把握することができる。

本開示の実施形態１に係るドレン除去監視装置の構成模式図である。 本開示の実施形態１に係るドレン除去監視装置の気相流量測定装置に用いられる臨界ノズルにオリフィスノズルを用いた場合とラバールノズルを用いた場合との比較を表す図である。 本開示の実施形態１に係るドレン除去監視装置において、液相及び気相の流量からドレン除去の異常を診断するためのドレン除去監視装置の好ましい構成のブロック構成図である。 ドレン除去の異常検知例を示すグラフである。 ドレン除去の異常検知例を示すグラフである。 ドレン除去の異常検知例を示すグラフである。 本開示の実施形態２に係るドレン除去監視装置の構成模式図である。 本開示の実施形態３に係るドレン除去監視装置の構成模式図である。 本開示の実施形態４に係るドレン除去監視装置の構成模式図である。 本開示の実施形態５に係るドレン除去監視装置の構成模式図である。 １つのみの測定機構を有する気相流量測定装置での圧力比と流量との関係を模式的に示すグラフである。 複数の測定機構を有する気相流量測定装置での圧力比と流量との関係を模式的に示すグラフである。

以下、本開示の実施形態によるドレン除去監視装置について、図面に基づいて説明する。かかる実施形態は、本開示の一態様を示すものであり、この開示を限定するものではなく、本開示の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。

（実施形態１）
＜本開示の実施形態１に係るドレン除去監視装置の構成＞
図１に示されるように、実施形態１に係るドレン除去監視装置１０は、蒸気タービン１において、内部空間３を含む中空状の少なくとも１つの静翼２の表面に形成されたスリット４を介して、静翼２の外部の流体を内部空間３に吸い込むことによって行われるドレン除去を監視するためのものである。静翼２が接続されるダイヤフラム５は、内部空間６を含む中空状に構成され、内部空間６と内部空間３とは互いに連通している。

ドレン除去監視装置１０は、液相及び気相を含む流体を液相と気相とに分離する気液分離装置１１と、気液分離装置１１によって分離された液相の流量を測定する液相流量測定装置１２と、気液分離装置１１によって分離された気相の流量を測定する気相流量測定装置１３と、液相流量測定装置１２と蒸気タービン１とを連通する液相戻りライン１４と、気相流量測定装置１３と蒸気タービン１とを連通する気相戻りライン１５とを備えている。

ドレン除去監視装置１０は、ダイヤフラム５内の内部空間６と気液分離装置１１とを連通する二相流流通ライン１６をさらに備えている。内部空間６と内部空間３とは互いに連通しているので、二相流流通ライン１６は、内部空間６を介して内部空間３と気液分離装置１１とを連通している。また、ドレン除去監視装置１０は、気液分離装置１１と気相流量測定装置１３とを連通する気相流通ライン１７をさらに備えている。

気液分離装置１１の構成は特に限定するものではなく、メッシュ等によるデミスタ式や波板式、サイクロン式のサイクロンセパレータ等を使用することができる。ただし、メッシュ等の構成よりもサイクロン式の構成の方が、低圧損かつ高性能な気液分離を維持できる流量範囲が広く、測定条件の変化への追随や制御レンジの拡大が可能になるので、気液分離装置１１としてはサイクロンセパレータを使用することが好ましい。

液相流量測定装置１２の構成は特に限定するものではなく、任意の構成の測定装置を使用することができる。液相流量測定装置１２の一例としては、気液分離装置１１で分離された液相を貯留するタンク部２１と、タンク部２１内の液相の量を検出する液相量検出部２２とを含むものを使用することができる。液相量検出部２２としては、タンク部２１内の液相の液面レベルを検出する液面レベル計を使用することができる。液面レベル計としては、フロート式のものや、光、赤外線、超音波等によって液面レベルを検出するものを使用することができる。

液相流量測定装置１２がタンク部２１を含む構成を有する場合、液相戻りライン１４の端部はタンク部２１の底部に接続することが好ましい。また、この場合、液相量検出部２２による検出値に応じて自動的に開閉可能な排液弁２３を液相戻りライン１４に設けてもよい。例えば、液相量検出部２２による検出値に関して予め上限値を設定しておき、液相量検出部２２による検出値が当該上限値に達したら排液弁２３が開くようにすることができる。

気相流量測定装置１３の構成は特に限定するものではなく、任意の構成の測定装置を使用することができる。気相流量測定装置１３の一例としては、複数の測定機構３０を備え、測定機構３０のそれぞれは、気相の圧力を測定する圧力測定器３１と、圧力測定器３１の下流側に設けられた臨界ノズル３２と、臨界ノズル３２の下流側に設けられた開閉弁３３とを含むものを使用することができる。臨界ノズル３２としては、オリフィスノズルやラバールノズル等、任意のノズルを使用することができるが、後述する理由で、ラバールノズルを使用することが好ましい。

図１では、気相流量測定装置１３は６つの測定機構３０を備えているが、６つに限定するものではなく、測定機構３０を１つのみ含むものであってもよいし、６つ以外の任意の個数の測定機構３０を含むものであってもよい。各測定機構３０は、気相が流通する気相流通管３４を含んでいるが、各気相流通管３４の内径は、全て同一であってもよいし、全て異なってもよいし、いくつかの気相流通管３４の内径が同じで他の内径は異なるようにしてもよい。

＜本開示の実施形態１に係るドレン除去監視装置の動作＞
次に、本開示の実施形態１に係るドレン除去監視装置１０の動作を説明する。蒸気タービン１の運転中、スリット４を介して流体が内部空間３へ吸い込まれる。ここで、吸い込まれる流体には、静翼２の表面に付着した液相、すなわち液体の水や、静翼２を通過する蒸気タービン１の作動流体、すなわち蒸気中の気相及び液相が含まれる。内部空間３へ吸い込まれた流体は、内部空間６を介して二相流流通ライン１６に流入し、二相流流通ライン１６を流通する。

二相流流通ライン１６を流通する流体は、気液分離装置１１に流入して、液相と気相とに分離される。液相、すなわち液体の水は、液相流量測定装置１２のタンク部２１に流入して貯留される。一方、気相は、気相流通ライン１７を流通して、気相流量測定装置１３に流入する。

液相流量測定装置１２では、タンク部２１内の水の水面レベルの推移を液相量検出部２２が検出する。タンク部２１内の水の水面レベルから、タンク部２１内の水の量を算出できるので、液相量検出部２２による検出値に基づいて、内部空間３へ吸い込まれた流体中の液相の流量の推移が得られる。

タンク部２１内の水面レベルが上限値に達したら排液弁２３が開くことで、タンク部２１内の水は、タンク部２１から排水され、液相戻りライン１４を介して蒸気タービン１、具体的には図示しない復水器に流入する。このように、自動でタンク部２１から液相を排水できるので、長期のモニタリングが可能となる。

一方、気相流量測定装置１３では、気相が少なくとも１つの測定機構３０に流入する。気相流量測定装置１３が複数の測定機構３０を有する場合、各測定機構３０の開閉弁３３を開閉することにより、気相が流入する測定機構３０の個数を調整でき、これによりスリット４の上流及び下流間の圧力差と、スリット４を介して内部空間３に吸い込まれる二相流の流量とを調整できるが、その詳細は、後述の実施形態５で説明する。

測定機構３０に流入した気相は、圧力測定器３１によって圧力を測定された後、臨界ノズル３２に流入する。臨界ノズル３２に流入した気相は、流路面積が絞られた後に再び流路面積が拡大されながら臨界ノズル３２から流出する。気相流量測定装置１３に臨界ノズル３２を用いていることにより、臨界ノズル３２の上流側の圧力のみによって気相の流量測定が可能となる。

図２は、臨界ノズル３２としてオリフィスノズルを用いた場合とラバールノズルを用いた場合とにおいて臨界ノズル３２内の圧力変化の比較を示している。臨界ノズル３２において流路面積が絞られる前の位置Ｌ１における圧力Ｐ１は、圧力測定器３１（図１参照）によって測定された圧力であり、いずれのノズルでも同じである。臨界ノズル３２において流路面積が絞られた後の位置Ｌ２おける圧力を、ラバールノズルの場合をＰ２，オリフィスノズルの場合をＰ２’とすると、Ｐ２＜Ｐ２’となる。十分下流側の位置Ｌ３における圧力Ｐ３は、いずれのノズルでも同じである。

圧力比Ｐ１／Ｐ３が充分大きければ、圧力比Ｐ１／Ｐ２及びＰ１／Ｐ２’が臨界圧力比に達するため、圧力測定器３１による測定値から気相の流量を算出可能である。しかし、蒸気タービン１の運転条件によって気相流量測定装置１３の下流側の圧力、すなわち圧力Ｐ３が上昇すると、臨界ノズル３２において臨界圧力比に達しなくなる場合がある。これに対し、Ｐ２＜Ｐ２’の関係から、臨界ノズル３２としてラバールノズルを用いることにより、臨界圧力比に達する可能性を高めることができるので、気相の流量測定の信頼性を高めることができる。このため、臨界ノズル３２としてラバールノズルを用いることが好ましい。

このように、本開示の実施形態１に係るドレン除去監視装置１０では、蒸気タービン１の静翼２に形成されたスリット４を介して静翼２内部の内部空間３へ吸い込まれる流体中の液相及び気相の両方の流量を測定するので、ドレン除去が適切に行われているかどうかを把握することができる。

＜ドレン除去の異常診断について＞
次に、液相流量測定装置１２及び気相流量測定装置１３のそれぞれによって測定された液相及び気相の流量からドレン除去の異常を診断する例を説明する。このような診断を行うために、図３に示されるように、ドレン除去監視装置１０は、液相流量測定装置１２及び気相流量測定装置１３のそれぞれが電気的に接続された制御装置２０を備えることが好ましい。

制御装置２０には、液相流量測定装置１２及び気相流量測定装置１３のそれぞれによって測定された液相の流量及び気相の流量が伝送されるようになっている。制御装置２０には、液相の流量に関する上限値及び下限値と、気相の流量に関する上限値及び下限値とが予め設定されており、制御装置２０は、伝送された液相及び気相それぞれの流量と、液相及び気相のそれぞれの流量に関する上限値及び下限値とに基づいて、ドレン除去の異常を検知する。液相の流量及び気相の流量のそれぞれが、それぞれの上限値と下限値との間を推移している限りでは、ドレン除去が適切に行われていると制御装置２０は判断する。

例えば図４に示されるように、液相の流量が上限値と下限値との間を推移しているにもかかわらず、気相の流量が低下して下限値を下回るおそれがある場合、制御装置２０（図３参照）は、静翼２（図１参照）の内部空間に吸い込まれた流体がスリット４（図１参照）から逆噴する異常が生じていると判断する。このような異常が生じると、エロージョン損傷のリスクが増加する。このような異常が検知された場合は、制御装置２０は、開閉弁３３（図１参照）を操作してスリット４の上流及び下流間の圧力比を増加させて、気相の流量を増加する。このような制御が行われると、気相の流量が上昇して上限値と下限値との間を推移するようになり、ドレン除去が適切に行われるようになる。

例えば図５に示されるように、液相の流量が上限値と下限値との間を推移しているにもかかわらず、気相の流量が上昇して上限値を上回るおそれがある場合、制御装置２０（図３参照）は、スリット４（図１参照）の変形等によるガスパスの増加の可能性があると判断する。このような状態を放置していると蒸気タービン１（図１参照）の出力が低下する。このような異常が検知された場合は、制御装置２０は、液相の流量が変動しない範囲で開閉弁３３（図１参照）を操作してスリット４の上流及び下流間の圧力比を低減する。このような制御が行われると、気相の流量が低下して上限値と下限値との間を推移するようになり、ドレン除去が適切に行われるようになる。

例えば図６に示されるように、気相の流量が上限値と下限値との間を推移しているにもかかわらず、液相の流量が上昇して上限値を上回るおそれがある場合、制御装置２０（図３参照）は、主蒸気の湿り度の増加の可能性があると判断する。このような状態も、エロージョン損傷のリスクが増加する。ただし、このような異常は制御によって回復することができないので、異常を早期に知らせることで、定検時期を早める等のトラブル未然防止につなげられるようにする。

このように、制御装置２０は、ドレン除去の異常の発生及びその原因を自動的に検知することができる。

実施形態１において、ドレン除去監視装置１０が制御装置２０を備える場合、液相量検出部２２による検出値に関する上限値を制御装置２０に設定しておき、液相量検出部２２による検出値が当該上限値に達したら、制御装置２０が排液弁２３を開くように構成してもよい。

（実施形態２）
次に、実施形態２に係るドレン除去監視装置について説明する。実施形態２に係るドレン除去監視装置は、実施形態１に対して、二相流流通ライン１６と気相戻りライン１５とを連通するバイパスラインを追加したものである。尚、実施形態２において、実施形態１の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図７に示されるように、本開示の実施形態２に係るドレン除去監視装置１０は、二相流流通ライン１６と気相戻りライン１５とを連通するバイパスライン４０を備えている。バイパスライン４０には開閉弁４１が設けられ、二相流流通ライン１６には、バイパスライン４０との接続位置よりも下流側に開閉弁１８が設けられている。その他の構成は実施形態１と同じである。

実施形態２では、液相及び気相の流量を測定する場合には、開閉弁１８を開くとともに開閉弁４１を閉じる。一方、液相及び気相の流量を測定する必要がない場合には、開閉弁１８を閉じるとともに開閉弁４１を開くことにより、内部空間３へ吸い込まれた流体を、バイパスライン４０及び気相戻りライン１５を介して蒸気タービン１に戻すことができるので、流量測定のための消費電力を削減できる。また、蒸気タービン１の運転を継続しながら液相流量測定装置及び気相流量測定装置のメンテナンスを行うこともできる。

（実施形態３）
次に、実施形態３に係るドレン除去監視装置について説明する。実施形態３に係るドレン除去監視装置は、実施形態１又は２に対して、タンク部２１と気相戻りライン１５とを連通する第１連通ラインを追加したものである。以下では、実施形態２の構成に第１連通ラインを追加した構成で実施形態３を説明するが、実施形態１の構成に第１連通ラインを追加することによって実施形態３を構成してもよい。尚、実施形態３において、実施形態２の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図８に示されるように、本開示の実施形態３に係るドレン除去監視装置１０は、タンク部２１と気相戻りライン１５とを連通する第１連通ライン５０を備えている。第１連通ライン５０には開閉弁５１が設けられている。その他の構成は実施形態２と同じである。

気液分離装置１１とタンク部２１との圧力差によって、気液分離装置１１で分離された液相がタンク部２１に移送されるが、当該圧力差が小さいと、液相がタンク部２１へ移送されにくくなる。これに対し、実施形態３では、開閉弁５１を開けると、第１連通ライン５０を介して、タンク部２１内の圧力を、気相流量測定装置１３の下流側の圧力と同等にすることができるので、当該圧力差を増加できる。これにより、気液分離装置１１からタンク部２１への液相の移送を促進し、液相の流量測定の信頼性を高めることができる。

（実施形態４）
次に、実施形態４に係るドレン除去監視装置について説明する。実施形態４に係るドレン除去監視装置は、実施形態３に対して、気相流通ライン１７と第１連通ライン５０とを連通する第２連通ラインを追加したものである。尚、実施形態４において、実施形態３の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図９に示されるように、本開示の実施形態４に係るドレン除去監視装置１０は、気相流通ライン１７と第１連通ライン５０とを連通する第２連通ライン６０を備えている。第２連通ライン６０には開閉弁６１が設けられている。その他の構成は実施形態３と同じである。

実施形態４では、開閉弁６１を開けると、第２連通ライン６０を介して、気相流通ライン１７に滞留する液相をタンク部２１へ移送することができるので、気相の流量測定の信頼性を向上することができる。

（実施形態５）
次に、実施形態５に係るドレン除去監視装置について説明する。実施形態５に係るドレン除去監視装置は、実施形態１～４のいずれかに対して、測定対象の静翼２を複数にしたものである。以下では、実施形態１の構成に測定対象の静翼２を複数にした構成で実施形態５を説明するが、実施形態２～４のいずれかの構成に測定対象の静翼２を複数にして実施形態５を構成してもよい。尚、実施形態５において、実施形態１の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。

＜本開示の実施形態５に係るドレン除去監視装置の構成＞
図１０に示されるように、本開示の実施形態５に係るドレン除去監視装置１０では、二相流流通ライン１６の上流端が４つの分岐管１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄに分岐し、それぞれの分岐管に開閉弁７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄが設けられている。二相流流通ライン１６には開閉弁１８が設けられている。分岐管１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄのそれぞれは、異なる４つの静翼２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄのそれぞれが接続されるダイヤフラム５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄに形成された内部空間６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄと連通するようにダイヤフラム５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄに接続されている。静翼２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄのそれぞれの内部空間３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄと内部空間６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄとは連通しているので、二相流流通ライン１６は、内部空間６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ及び分岐管１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄを介して内部空間３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄのそれぞれと気液分離装置１１とを連通している。尚、流通ライン１６の上流端が４つの分岐管に分岐する構成はあくまでも例示であり、２つ又は３つ、さらには５つ以上の分岐管に分岐した構成であってもよい。その他の構成は実施形態１と同じである。

＜本開示の実施形態５に係るドレン除去監視装置の動作＞
実施形態５において、気相流量測定装置１３が６つの測定機構３０ａ，３０ｂ，３０ｃ，３０ｄ，３０ｅ，３０ｆを備え、各測定機構の気相流通管３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ，３４ｅ，３４ｆの内径が異なる場合、表１に示されるように、各測定機構の開閉弁３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ，３３ｅ，３３ｆの開閉状態の組み合わせにより（表１において開いている開閉弁に丸印が付されている）、各静翼のスリット４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄから吸い込まれる二相流の流量と、各静翼のスリット４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの上流及び下流間の圧力比とを独立して調整できる。尚、表１では、各気相流通管３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ，３４ｅ，３４ｆの内径がそれぞれ異なり、この順番に内径が大きくなる構成を想定している。

例えば、１つの測定機構しか備えていない気相流量測定装置１３では、図１１に示されるように、測定対象が静翼２ａから静翼２ｂに変わったことにより気相の流量が減少する場合には、圧力比と流量との関係が１点に固定されてしまい、適切な圧力比での流量測定ができなくなるおそれがある。これに対し、複数の測定機構を備える気相流量測定装置１３では、開閉弁３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ，３３ｅ，３３ｆの開閉状態の組み合わせにより、例えば図１２に示されるように、同じ圧力比でも流量を変えられるといった互いに独立した流量及び圧力比の調整が可能となり、適切な条件でのドレン除去が可能になる。

実施形態５では、複数の測定対象を、物理的に別々の複数の静翼２ａ～２ｄを例にして説明していたが、この形態に限定するものではない。実施形態５は、１つの同じ静翼であっても測定時期が異なる場合、すなわち、１つの同じ静翼に対する複数の測定についても、複数の測定対象とすることを想定している。尚、このような場合には、二相流流通ライン１６の上流端が複数の分岐管に分岐している必要はなく、実施形態１と同様の構成であってもよい。

上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。

［１］一の態様に係るドレン除去監視装置は、
蒸気タービン（１）において、内部空間（３）を含む中空状の少なくとも１つの静翼（２）の表面に形成されたスリット（４）を介して、前記静翼（２）の外部の流体を前記内部空間（３）に吸い込むことによって行われるドレン除去を監視するためのドレン除去監視装置（１０）であって、
前記内部空間（３）に吸い込まれた前記流体を液相と気相とに分離する気液分離装置（１１）と、
前記気液分離装置（１１）によって分離された前記液相の流量を測定する液相流量測定装置（１２）と、
前記気液分離装置（１１）によって分離された前記気相の流量を測定する気相流量測定装置（１３）と、
前記液相流量測定装置（１２）と前記蒸気タービン（１）とを連通する液相戻りライン（１４）と、
前記気相流量測定装置（１３）と前記蒸気タービン（１）とを連通する気相戻りライン（１５）と
を備える。

本開示のドレン除去監視装置によれば、蒸気タービンの静翼に形成されたスリットを介して静翼の内部空間へ吸い込まれる流体中の液相及び気相の両方の流量を測定するので、ドレン除去が適切に行われているかどうかを把握することができる。

［２］別の態様に係るドレン除去監視装置は、［１］のドレン除去監視装置であって、
前記内部空間（３）と前記気液分離装置（１１）とを連通する二相流流通ライン（１６）と、
前記二相流流通ライン（１６）と前記気相戻りライン（１５）とを連通するバイパスライン（４０）と
を備える。

このような構成によれば、液相及び気相の流量を測定する必要がない場合には、内部空間へ吸い込まれた流体を、バイパスライン及び気相戻りラインを介して蒸気タービンに戻すことができるので、流量測定のための消費電力を削減できる。また、蒸気タービンの運転を継続しながら液相流量測定装置及び気相流量測定装置のメンテナンスを行うこともできる。

［３］さらに別の態様に係るドレン除去監視装置は、［１］または［２］のドレン除去監視装置であって、
前記液相流量測定装置（１２）は、前記液相を貯留するタンク部（２１）を含み、
前記タンク部（２１）と前記気相戻りライン（１５）とを連通する第１連通ライン（５０）を備える。

気液分離装置とタンク部との圧力差によって、気液分離装置で分離された液相がタンク部に移送されるが、当該圧力差が小さいと、液相がタンク部へ移送されにくくなる。これに対し、上記［３］の構成によれば、当該圧力差を増加できるので、気液分離装置からタンク部への液相の移送を促進し、液相の流量測定の信頼性を高めることができる。

［４］さらに別の態様に係るドレン除去監視装置は、［３］のドレン除去監視装置であって、
前記気液分離装置（１１）と前記気相流量測定装置（１３）とを連通する気相流通ライン（１７）と、
前記気相流通ライン（１７）と前記第１連通ライン（５０）とを連通する第２連通ライン（６０）と
を備える。

このような構成によれば、気相流通ラインに滞留する液相をタンク部へ移送することができるので、気相の流量測定の信頼性を向上することができる。

［５］さらに別の態様に係るドレン除去監視装置は、［１］～［４］のいずれかのドレン除去監視装置であって、
前記気相流量測定装置（１３）は複数の測定機構（３０）を備え、
前記複数の測定機構（３０）のそれぞれは、
前記気相の圧力を測定する圧力測定器（３１）と、
前記圧力測定器（３１）の下流側に設けられた臨界ノズル（３２）と、
前記圧力測定器（３１）及び前記臨界ノズル（３２）の上流側又は下流側に設けられた開閉弁（３３）と
を含む。

このような構成によれば、各測定機構の開閉弁を開閉することにより、気相の流量測定に使用される測定機構の個数を調整できる。これにより、測定対象の静翼が変わった場合や測定対象の静翼の個数が変化した場合でも、使用される測定機器の個数を調整することにより、スリットの上流及び下流間の圧力差と液相及び気相を含む二相流の流量との条件を適切に調整して、気相の流量測定を適切に行うことができる。

［６］さらに別の態様に係るドレン除去監視装置は、［５］のドレン除去監視装置であって、
前記臨界ノズル（３２）はラバールノズルである。

気相流量測定装置に臨界ノズルを用いていることにより、臨界ノズルの上流側の圧力のみによって気相の流量測定が可能となる。しかし、蒸気タービンの運転条件によって気相流量測定装置の下流側の圧力が上昇すると、臨界ノズルにおいて臨界圧力比に達しなくなる場合がある。気相流量測定装置の下流側の圧力が上昇した場合でも、臨界ノズルとしてラバールノズルを用いることにより、臨界圧力比に達する可能性を高めることができるので、気相の流量測定の信頼性を高めることができる。

［７］さらに別の態様に係るドレン除去監視装置は、［１］～［６］のいずれかのドレン除去監視装置であって、
前記気液分離装置（１１）はサイクロンセパレータである。

このような構成によれば、広範囲の流体の流量に対して、気液分離を行うことができる。

［８］さらに別の態様に係るドレン除去監視装置は、［１］～［７］のいずれかのドレン除去監視装置であって、
前記液相流量測定装置（１２）は、
前記液相を貯留するタンク部（２１）と、
前記タンク部（２１）内の前記液相の量を検出する液相量検出部（２２）と
を含む。

このような構成によれば、経時的に液相の流量を取得することができる。

［９］さらに別の態様に係るドレン除去監視装置は、［８］のドレン除去監視装置であって、
前記液相戻りライン（１４）は前記タンク部（２１）に接続され、
前記液相戻りライン（１４）には、前記液相量検出部（２２）による検出値が予め設定された上限値に達したら開くように構成された排液弁（２３）が設けられている。

このような構成によれば、タンク部内の液相の量が上限値に達したら、自動でタンク部から液相を排液できるので、長期のモニタリングが可能となる。

［１０］さらに別の態様に係るドレン除去監視装置は、［１］～［９］のいずれかのドレン除去監視装置であって、
前記液相流量測定装置（１２）及び前記気相流量測定装置（１３）によって測定された前記液相の流量及び前記気相の流量が伝送される制御装置（２０）を備え、
前記制御装置（２０）には、前記液相の流量に関する上限値及び下限値と、前記気相の流量に関する上限値及び下限値とが予め設定されており、
前記制御装置（２０）は、前記液相流量測定装置（１２）及び前記気相流量測定装置（１３）のそれぞれから伝送される前記液相及び前記気相それぞれの流量と、前記液相及び前記気相のそれぞれの流量に関する前記上限値及び前記下限値とに基づいて、前記ドレン除去の異常を検知する。

このような構成によれば、ドレン除去の異常の発生及びその原因を自動的に検知することができる。

１ 蒸気タービン
２ 静翼
３ 内部空間
４ スリット
１０ ドレン除去監視装置
１１ 気液分離装置
１２ 液相流量測定装置
１３ 気相流量測定装置
１４ 液相戻りライン
１５ 気相戻りライン
１６ 二相流流通ライン
２０ 制御装置
２１ タンク部
２２ 液相量検出部
２３ 排液弁
３０ 測定機構
３１ 圧力測定器
３２ 臨界ノズル
３３ 開閉弁
４０ バイパスライン
５０ 第１連通ライン
６０ 第２連通ライン

Claims (10)

1. 蒸気タービンにおいて、内部空間を含む中空状の少なくとも１つの静翼の表面に形成されたスリットを介して、前記静翼の外部の流体を前記内部空間に吸い込むことによって行われるドレン除去を監視するためのドレン除去監視装置であって、
   前記内部空間に吸い込まれた前記流体を液相と気相とに分離する気液分離装置と、
   前記気液分離装置によって分離された前記液相の流量を測定する液相流量測定装置と、
   前記気液分離装置によって分離された前記気相の流量を測定する気相流量測定装置と、
   前記液相流量測定装置と前記蒸気タービンとを連通する液相戻りラインと、
   前記気相流量測定装置と前記蒸気タービンとを連通する気相戻りラインと
   を備えるドレン除去監視装置。
2. 前記内部空間と前記気液分離装置とを連通する二相流流通ラインと、
   前記二相流流通ラインと前記気相戻りラインとを連通するバイパスラインと
   を備える、請求項１に記載のドレン除去監視装置。
3. 前記液相流量測定装置は、前記液相を貯留するタンク部を含み、
   前記タンク部と前記気相戻りラインとを連通する第１連通ラインを備える、請求項１または２に記載のドレン除去監視装置。
4. 前記気液分離装置と前記気相流量測定装置とを連通する気相流通ラインと、
   前記気相流通ラインと前記第１連通ラインとを連通する第２連通ラインと
   を備える、請求項３に記載のドレン除去監視装置。
5. 前記気相流量測定装置は複数の測定機構を備え、
   前記複数の測定機構のそれぞれは、
   前記気相の圧力を測定する圧力測定器と、
   前記圧力測定器の下流側に設けられた臨界ノズルと、
   前記圧力測定器及び前記臨界ノズルの上流側又は下流側に設けられた開閉弁と
   を含む、請求項１～４のいずれか一項に記載のドレン除去監視装置。
6. 前記臨界ノズルはラバールノズルである、請求項５に記載のドレン除去監視装置。
7. 前記気液分離装置はサイクロンセパレータである、請求項１～６のいずれか一項に記載のドレン除去監視装置。
8. 前記液相流量測定装置は、
   前記液相を貯留するタンク部と、
   前記タンク部内の前記液相の量を検出する液相量検出部と
   を含む、請求項１～７のいずれか一項に記載のドレン除去監視装置。
9. 前記液相戻りラインは前記タンク部に接続され、
   前記液相戻りラインには、前記液相量検出部による検出値が予め設定された上限値に達したら開くように構成された排液弁が設けられている、請求項８に記載のドレン除去監視装置。
10. 前記液相流量測定装置及び前記気相流量測定装置によって測定された前記液相の流量及び前記気相の流量が伝送される制御装置を備え、
    前記制御装置には、前記液相の流量に関する上限値及び下限値と、前記気相の流量に関する上限値及び下限値とが予め設定されており、
    前記制御装置は、前記液相流量測定装置及び前記気相流量測定装置のそれぞれから伝送される前記液相及び前記気相それぞれの流量と、前記液相及び前記気相のそれぞれの流量に関する前記上限値及び前記下限値とに基づいて、前記ドレン除去の異常を検知する、請求項１～９のいずれか一項に記載のドレン除去監視装置。

Images