JPH0347403A - 蒸気タービンの水滴除去装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、湿り域で作動される蒸気タービンの水滴除去
装置に係り、特にノズル表面にスリット状の水滴吸込孔
を設けた水滴除去装置に関する。

（従来の技術） 一般に、湿り域で作動される蒸気タービンにおいては、
蒸気通路部で発生し生長した比較的小さな水滴が羽根（
動翼）の回転の遠心力によってノズル（静翼）のチップ
部付近に飛ばされ、大部分がノズル表面を伝わりノズル
後縁から粗大水滴となって吹きちぎられ、この吹きちぎ
られた粗大水滴が高速回転の羽根に衝突して羽根を浸食
したり、タービンの性能を低下させることが知られてい
る。

第３２図から第３４図は、従来のノズルにおける粗大水
滴の流通状態を示す図であり、蒸気の湿り度が小さい場
合、すなわち水滴径が非常に小さい場合には、第３２図
に示すようにほとんどの水滴流Ａは蒸気流Ｂとともにノ
ズル１．１の間のノズル通路部を通過する。この場合の
水滴径は、ノズル１の通過後でも比較的小さいので羽根
の浸食にはほとんど影響を及ぼさない。しかし湿り度が
大きい場合には、水滴流人および蒸気流Ｂのノズル１へ
の流入方向は同じであるが、第３３図に示すように蒸気
流Ｂはノズル１の通路部でその形状に沿って転向するが
、径の大きくなった水滴Ａは慣性力のため転向できず、
ノズル腹面１ａに衝突しここに捕集される。捕集された
水滴はノズル腹面１ａを伝わってノズル後縁１ｂへ流出
し、この後縁１ｂで溜った水はそこから粗大水滴となっ
て吹きちぎられ、羽根に衝突し羽根を浸食する。湿り度
がさらに大きくなった場合には、第３４図に示すように
、蒸気流Ｂは上述と同様にほぼ軸方向に沿って流入する
が、水滴Ａは、ノズル背面ＩＣに直接衝突するように流
入する。

このような水滴流Ａの流入方向の変化は、水滴径が非常
に大きくなると前段羽根での水滴と蒸気との出口相対速
度が大きく異なってくるために生じる。すなわち湿り度
が大きく蒸気中の水滴径が大きくなると、第３５図に示
すように水滴の羽根出口相対速度Ｗ′は蒸気の羽根出口
相対速度Ｗよりも小さくなる。周速Ｕは水滴も蒸気も等
しいので、水滴の羽根出口絶対速度Ｃ′は、蒸気の羽根
出口絶対速度Ｃに対して大きく変化し、このため水滴流
は第３４図に示されるように、ノズル背面ＩＣに衝突す
る。このノズル背面ＩＣに捕集された水滴はノズル後縁
１ｂから粗大水滴となって吹きちぎられて羽根に衝突し
これを浸食する。また、ノズル後縁１ｂから吹きちぎら
れた粗大水滴は、羽根に衝突することにより羽根の回転
を妨げるため、タービンの性能の低下をも引き起こす。

このような粗大水滴による浸食およびタービンの性能の
低下を防止する装置は、従来種々提案されている。

第３６図は、特公昭４９−９５２２号公報に開示された
ノズル構造を示したものである。本図においては、中空
なノズル１の腹面および背面にスリット状の吸込孔２ａ
および２ｂが穿設されている。また、中空なノズル１は
、中空なノズル内輪３および中空なノズル外輪４により
円周方向に配設された他の中空なノズルと連通され、ノ
ズル外輪４の中空部４ａが復水器等の低圧部（図示せず
）に連通されている。第３７図は第３６図のＣ−Ｃ断面
を示したものである。ノズル腹面１ａを伝わった水滴は
腹側吸込孔２ａから、またノズル背面１ｃを伝わった水
滴は背側吸込孔２ｂから各々ノズル内部空間５に吸込ま
れ、ここからノズル外輪（図示せず）を通り復水器等の
低圧部（開示せず）へ排出される。しかしてノズル腹面
１ａとノズル背面１ｃとを伝わる水滴は除去されるので
、ノズル後縁１ｂでの粗大水滴の発生を低減でき、羽根
の浸食を防止することができる。

（発明が解決しようとする課題） 近年では、昼夜間、平日休日、季節等の電力需要の変動
に応じた経済的な発電プラントの運転か要求されるよう
になっており、蒸気タービンでも従来の定圧運転に代え
て変圧運転のものが採用されるようになっている。とこ
ろが、上述したようなノズルに穿設された吸込孔の開口
幅が固定している蒸気タービンで変圧運転を行なう場合
、負荷状態によっては最適な水滴の吸込みが行なわれな
いという問題があった。

すなわち、上述の如く中空なノズルの腹面および背面に
スリット状の吸込孔を穿設し、ノズル表面に付着した水
滴を捕集する場合、水滴と同時に蒸気も随伴されて吸込
まれることは一般に知られている。この随伴された蒸気
（以下、随伴蒸気と称する）は、本来作動流体として仕
事をし得るものであり、ノズルに穿設されたスリット状
の吸込孔より吸込まれると、以後の段落では仕事をしな
いため、性能の低下を起き起こす。このため、スリット
状の吸込孔を穿設し、水滴を捕集する場合、可能な限り
随伴蒸気の量を減少させることが必要となる。

第３８図はノズル１上に付着した水滴がスリット状の吸
込孔２より吸込まれる様子を示したものである。ノズル
上に付着した水滴は集積し、水膜６となってノズル１の
表面上を流動する。本図に示す如く吸込孔の開口幅りが
適切に設定されれば、ノズル上に形成された水膜６のほ
とんどはスリット状の吸込孔より捕集され、かつ作動流
体である蒸気７はほとんど吸込まれない。しかるに変圧
運転により蒸気条件が変化すると、以下に述べる如き問
題が生じる。

第３９図は、縦軸にエンタルピ、横軸にエントロピをと
りノズルの蒸気通路部の蒸気条件を示したものである。

本図に示す点Ｅ１、点Ｅ２、点Ｅ３がタービンの負荷を
変化させた場合のノズルの蒸気通路部の蒸気条件を表わ
している。今、第３８図に示す水膜の吸込み状態を第３
９図に示す点Ｅ１の蒸気条件とし、この場合のノズルの
蒸気通路部の湿り度をＸｌとする。タービンの負荷が小
さくなると、第３９図に示す如く、ノズルの蒸気通路部
の蒸気条件は点Ｅ２となる。ノズル蒸気通路部の湿り度
は小さくなり、Ｘ２となる。すなわち、ノズル表面に付
着する水滴の量が減少するのでノズル表面に形成されろ
水膜の厚さも小さくなる。この時の水膜の吸込み状態を
第４０図に示す。吸込まれろ水膜６の厚さが小さくなっ
たため、ノズル表面の吸込孔２と水膜６の間に大きな間
隙が生じ作動流体である蒸気７の一部が随伴蒸気８とな
って吸込まれ、タービンの性能は低下する。

一方、タービンの負荷が大きくなると、第３９図に示す
如くノズルの蒸気通路部の蒸気条件は点Ｅ３となる。ノ
ズルの蒸気通路部の湿り度は大きくなり、Ｘ３となる。

すなわち、ノズル表面に付着する水滴の量が増加するの
で、ノズル表面に形成されろ水膜６の厚さも大きくなる
。この時の吸込み状態を第４１図に示す。本図に示す如
く、ノズル表面の吸込孔２と水膜６の間に間隙は生じな
いため、随伴蒸気は吸込まれないが、吸込まれろ水膜６
の厚さが大きくなり水膜６の一部は吸込孔２より吸込ま
れることなくノズル壁面を伝わって後縁に到達し、この
後縁で溜った水はそこから粗大水滴となって吹きちぎら
れ、羽根に衝突し羽根を浸食するとともに、羽根の回転
を妨げるためタービンの性能の低下を引き起こす。

そこで、本発明の目的は、上述した従来の技術が有する
問題点を解消し、タービンの性能低下を招くことなくノ
ズル表面を伝わる水滴を十分に除去できる蒸気タービン
の水滴除去装置を提供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明は、低圧部に連通ず
る中空構造のノズルを有し、このノズルの腹面には腹面
を流れる水滴をノズル内部空間に吸込む腹側吸込孔を、
上記ノズルの背面には背面を流れる水滴をノズル内部空
間に吸込む背側吸込孔をそれぞれ穿設した蒸気タービン
において、上記吸込孔部に上記腹側吸込孔および上記背
側吸込孔の開口幅をそれぞれ加減自在に構成した板状部
材を設けると共に、上記中空構造のノズルの蒸気通路部
の湿り度あるいは上記ノズル表面の水膜の厚さに応じて
上記各吸込孔の開口幅を調整するように構成したことを
特徴とするものである。

（作　用） 中空なノズルに穿設されたスリット状の吸込孔の開口幅
が、板状部材により上記ノズルの蒸気通路部の湿り度あ
るいは上記ノズル表面の水膜の厚さに応じて変化させら
れ、ノズル表面を流れる水滴の吸込み効率が高くなり、
かつ水滴と共に吸込まれる蒸気の量が減少させられる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を添付図面を参照して説明する。

また、同一部材には同一符号を付す。第１図は、本発明
に係る蒸気タービンの水滴除去装置の一実施例を示す説
明図であり、第２図は第１図のＨ部を１方向斜め上方よ
り見た鳥かん図である。中空なノズル１の腹面１ａおよ
び背面１ｃには、軸線方向に延びるスリット状の吸込孔
２ａおよび２ｂが穿設され、本吸込孔部には吸込孔を塞
ぐことができる板状部材１１ａおよびｌｌｂが配設され
、ノズル１および板状部材１１ａ、ｌｌｂの内面間に添
接された板バネ１２ａ、１２ｂによって、吸込孔の軸線
と平行な軸線回りに揺動可能としである。このため、第
１図および第２図において矢印で示す如く揺動すること
ができる。第３図は、板状部材に加わる力を示したもの
である。

ノズル内部空間５の圧力ｐ１は、前述の如く復水器等の
低圧部に連通されているため、蒸気通路部１３の圧力ｐ
　よりも低い。中空部内外の差圧をΔｐとすると、 Δ１）−Ｔ）ｏＪ　　　　　　・・・・・・（１）とな
る。中空部内外の差圧Δｐにより、板状部材１１ａ、ｌ
ｌｂには本図に示す如くノズル内部空間５へ押し込む力
が加わる。この力（以下、押込力と称する）をＰとする
と、押込力Ｐは、中空部内外の差圧Δｐの関数となる。

ところで、蒸気タービンを変圧運転する場合においても
、復水器の圧力はほぼ一定であるため、復水器に連通さ
れているノズル内部空間の圧力ｐ１は、蒸気タービンの
負荷によらずほぼ一定に保たれる。すなわち、 ｐ、＝ｃｏｎｓ　ｔ　　　　　　−−（２）となる。し
たがって、（１）式より中空部内外の差圧Δｐはノズル
の蒸気通路部１３の圧力ｐ　によってのみ決まる。上述
のことから板状部材１１ａ、ｌｌｂに加わる押込力Ｐは
、ノズルの蒸気通路部の圧力ｐ　の関数となり、 Ｐ−ｆ　ｔ　　（ｐ　ｏ）　　　　　　・・・・・・（
３）と表わされる。この関係を示したものが第４図であ
る。

一方、板状部材１１ａ、ｌｌｂは板バネ１２ａ。

１２ｂを介してノズル１に取付けられているので、第３
図に示す如く、板状部材１１ａ、ｌｌｂがノズル内部空
間５へ押込まれると、板バネ１２ａ。

１２ｂが曲げられ、板バネ１２ａ、１２ｂの曲げによる
反力Ｆが、上述の押込力Ｐとは逆方向に加わる。吸込孔
の開口幅をＤとすれば、開口幅りが大きいほど板バネ１
２ａ、１２ｂはより曲げられ、反力Ｆは大きくなる。す
なわち、反力Ｆは吸込孔の開口幅りの関数であり、 Ｆ−ｆ２　（Ｄ）　　　　　　　・・・・・・（４）と
表わされる。この関係を示したものが第５図である。第
３図において、板状部材１１ａ、ｌｌｂの位置は、中空
部内外差圧による押込力Ｐと仮バネ１２ａ、１２ｂの曲
げによる反力Ｆが釣り合う位置となる。これより、 Ｐ−Ｆ　　　　　　　　　　　・・・・・・（５）（３
）式、（４）式より、 ｆ　２　　（Ｄ）　−ｆ　ｔ　　（ｐｏ）　　　・・・
・・・（６）すなわち、吸込孔の開口幅ｐは、ノズルの
蒸気通路部の圧力ｐ。により決まる。第４図、第５図よ
り、吸込孔の開口幅りとノズルの蒸気通路部の圧力ｐ　
の関係は、第６図に示す如く、ノズルの蒸気通路部の圧
力ｐ　が大きくなれば、吸込孔の開口幅りも大きくなる
。

第７図は、第３９図に示すノズルの蒸気通路部１３の蒸
気条件Ｅ１で蒸気タービンが運転されている場合のノズ
ル１上を流れる水滴の吸込み状態を示している。この場
合の吸込孔の開口幅をＤｌとする。第３９図より、この
場合のノズルの蒸気通路部１３の圧力はｐｌとなり、ｐ
ｌとＤｌは第６図に示された関係を満足している。

第８図は、蒸気タービンの負荷が小さくなった場合、す
なわち第３９図において、ノズルの蒸気通路部の蒸気条
件が点Ｅ２となった場合のノズル上を流れる水滴の吸込
み状態を示している。第３９図より、蒸気タービンの負
荷が小さくなると、蒸気通路部１３の湿り度Ｘは小さく
なり、ノズル表面を流れる水膜６の厚さも小さくなる。

一方、このとき蒸気通路部１３の圧力ｐはｐｌより小さ
（なりｐ２となる。第６図より吸込孔の開口幅もＤ　よ
り小さくなりＤ２となる。このように蒸気タービンの負
荷が小さくなった場合でも、ノズル表面を流れる水膜を
吸込むのに十分な吸込孔が維持されるので、羽根の浸食
を防止することができる。また、吸込孔の開口幅が小さ
くなり、吸込孔と水膜の間に間隙が生じることが無く、
随伴蒸気はほとんど吸込まれないので、タービンの性能
の低下を防止することができる。

第９図は、蒸気タービンの負荷が大きくなった場合、す
なわち第３９図において、ノズル人口の蒸気条件が点Ｅ
３となった場合のノズル上を流れる水滴の吸込み状態を
示している。第３９図より、蒸気タービンの負荷が大き
くなると、蒸気通路部１３の湿り度Ｘは大きくなり、ノ
ズル表面を流れる水膜６の厚さも大きくなる。一方、こ
のとき蒸気通路部１３の圧力ｐはｐｌより大きくなりｐ
３となる。第６図より吸込孔の開口幅もＤｌより大きく
なりＤ３となる。このように蒸気タービンの負荷が大き
くなると、吸込孔の開口幅が大きくなり、ノズル表面を
流れる水膜を吸込むのに十分な吸込孔が維持されるので
、羽根の浸食を防止することができる。また、吸込孔と
水膜の間に間隙が生じることが無く、随伴蒸気はほとん
ど吸込まれないので、タービンの性能の低下を防止する
ことができる。

第１０図は、本発明の他の実施例を示す図である。第１
１図は第１０図の１部をに方向斜め上方より見た鳥かん
図である。中空なノズル１の腹面１ａおよび背面１ｃに
スリット状の吸込孔２ａおよび２ｂが穿設され、本吸込
孔部に板状部材１１ａおよびｌｌｂがスリット孔２ａ、
２ｂの長手方向軸線と平行に延びるビン１４を介して揺
動可能に取付けられている。このため、板状部材１１ａ
およびｌｌｂは第１０図および第１１図に示す如く回転
することができる。また、板状部材１１ａおよび１１ｂ
とノズル１との間にはΩ型の板バネ１５が各々取付けら
れている。

第１２図は本発明のさらに他の実施例を示す図である。

第１３図は第１２図をＬ方向斜め上方より見た鳥かん図
である。中空なノズル１の腹面１ａおよび背面ＩＣに、
スリット状の吸込孔２ａおよび２ｂが穿設され、本吸込
孔部にはその内面側に断面凸形状の板状部材１１ａおよ
び１１ｂが複数個のコイルスプリング１６を介して取付
けられている。すなわち、ノズル１の内部空間５内に吸
込口２ａ、２ｂと対向する位置に板状部材１１ａ、ｌｌ
ｂが配設され、各板状部材１１ａ。

１１ｂとノズルの内面間にコイルスプリング１６が介装
され、各板状部材１１ａ、ｌｌｂが吸込口２ａ、２ｂ方
向に付勢されている。

第１１図から第１３図に示す実施例においても、第１図
に示す実施例と同様の作用を有し、ノズル蒸気通路部の
湿り度に応じて吸込孔の開口幅が変化するので、ノズル
表面を流れる水膜を吸込むのに十分な吸込孔が維持され
、羽根の浸食を防止することかできる。また、吸込孔と
水膜の間に間隙が生じることが無く、随伴蒸気はほとん
ど吸込まれないので、タービンの性能の低下を防止する
ことができる。

第１４図は、本発明における板状部材の他の実施例を示
す図である。本実施例においては、板状部材１１ａおよ
び１１ｂの先端には吸込孔の開口端縁に係合可能なつば
１１ａ　、１１ｂ１が付いだ形状となっている。また板
バネ１２ａ、１２ｂは板状部材１１ａ、ｌｌｂが着装さ
れるときに予め力が加わった状態となるよう取付けられ
ている。

コノ板バネ１２ａ、１２ｂによる力を以下、予圧Ｆ′と
称する。第１５図（ａ）および第１５図（ｂ）は、それ
ぞれ板状部材１１ａ、ｌｌｂが閉じた状態と板状部材１
１ａ、ｌｌｂが開いた状態を示している。スリット板１
１には中空部内外差圧による押込力Ｐおよび板バネ１２
ａ、１２ｂによる力が加わっている。

上述した如く、板状部材１１ａ、ｌｌｂには吸込孔が閉
じた状態で予め予圧Ｆ′が加えられているため、中空部
内外差圧による押込力Ｐが、Ｐ＜Ｆ’　　　　　　　・
・・・・・（７）なる場合は、第１５図（ａ）に示すご
とく板状部材１１ａ、ｌｌｂは蒸気通路部１３に押し出
されるが、板状部材１１ａ、ｌｌｂのつばｌｌａ、。

１１ｂ１が吸込孔の開口端縁に係合するので、蒸気通路
部１３に突出することなく、吸込孔は閉じた状態となっ
ている。

しかるに、蒸気通路部１３の圧力ｐ　が増加し、中空部
内外差圧による押込力Ｐが、 Ｐ≧Ｆ′　　　　　　　　・・・・・・（８）となると
、第１５図（ｂ）に示す如く、板状部材１１ａ、ｌｌｂ
は開く。第１６図は、縦軸にエンタルピ、横軸にエント
ロピをとり、ノズルの蒸気通路部の蒸気条件が蒸気ター
ビンの負荷状態により飽和線を横切る場合を示している
。本実施例においては、本図においてノズルの蒸気通路
部の蒸気条件が飽和線上の点Ｇ１にある場合に、押込力
Ｐと予圧Ｆ′とが釣り合った状態となるように板バネ１
２ａ、１２ｂを構成しておけば、負荷状態によってノズ
ルの蒸気通路部の蒸気条件が飽和線を横切り、乾き域に
入ったり、湿り域に入る場合に適用される。

すなわち、第１７図は、ノズルの蒸気通路部の圧力と中
空部内外差圧による押込力の関係を示したものである。

第１６図において、ノズルの蒸気通路部の蒸気条件が飽
和線上の点Ｇ１にある場合の圧力をｐ４とする。このと
きの押込力Ｐは板バネ１２ａ、１２ｂの予圧Ｆ′と釣り
合っているものとする。蒸気タービンの負荷が小さくな
り、ノズルの蒸気通路部の蒸気条件が乾き域に入ると、
第１６図に示す如くノズルの蒸気通路部１３の圧力はｐ
４より小さくなる。この場合の押込力Ｐは、第１７図よ
り予圧Ｆ′より小さいため、吸込孔は第１５図（ａ）に
示す如く閉じている。

一方、蒸気タービンの負荷が大きくなると第１６図に示
す如くノズルの蒸気通路部の蒸気条件が湿り域に入り、
またノズルの蒸気通路部１３の圧力はｐ４より大きくな
る。この場合の中空部内外差圧による押込力Ｐは、第１
７図より板バネ１２ａ、１２ｂの予圧Ｆ′より大きいた
め、吸込孔は第１５図（ｂ）に示す如く開く。吸込孔２
ａ。

２ｂが開いた後は、ノズルの蒸気通路部の湿り度に応じ
て吸込孔２ａ、２ｂの開口幅が変化することは、第１図
に示す実施例と同様である。

すなわち、本実施例においては、ノズルの蒸気通路部の
蒸気条件が乾き域にあればノズルの吸込孔２ａ、　２ｂ
は閉じるので随伴蒸気を吸込むことがなく、タービンの
性能の低下を防止することができる。またノズルの蒸気
通路部の蒸気条件が湿り域にあればノズルの吸込孔２ａ
、２ｂは開き、かつノズルの蒸気通路部の湿り度に応じ
て吸込孔２ａ、２ｂの開口幅が変化するので、ノズル表
面を流れる水膜を吸込むのに十分な吸込孔が維持され、
羽根の浸食を防止することができる。さらに、吸込孔と
水膜の間に間隙が生じることが無く、随伴蒸気はほとん
ど吸込まれないので、タービンの性能の低下を防止する
ことができる。

第１８図は第１０図および第１１図に示したものの他の
実施例を示す図であり、板状部材１１ａおよびｌｌｂに
はその端部にっばｌｌａ、。

１１ｂ１が付いた形状となっている。したがって、第１
４図に示す実施例と同様の作用を有し、ノズルの蒸気通
路部の蒸気条件が乾き域にあればノズルの吸込孔２ａ、
２ｂは閉じるので随伴蒸気を吸込むことがなく、タービ
ンの性能の低下を防止することができる。またノズルの
蒸気通路部の蒸気条件が湿り域にあればノズルの吸込孔
２ａ、　　２ｂは開き、かつノズルの蒸気通路部の湿り
度に応じて吸込孔２ａ、２ｂの開口幅が変化するので、
ノズル表面を流れる水膜を吸込むのに十分な吸込孔が維
持され、羽根の浸食を防止することができる。

さらに、吸込孔と水膜の間に間隙が生じることが無く、
随伴蒸気はほとんど吸込まれないので、タービンの性能
の低下を防止することができる。

第１９図は第１２図および第１３図に示した実施例の他
の実施例を示す図であり、第２０図は第１９図をＭ方向
斜め上方より見た鳥かん図であって、本吸込孔部には断
面２段階の凸形状となっている板状部材１１ａおよびｌ
ｌｂが複数個のコイルスプリング１６を介して取付けら
れている。またコイルスプリング１６は板状部材１１ａ
および１１ｂが着装されるときに予め引張られた状態と
なるよう取付けられている。第２１図（ａ）は第１９図
および第２０図において吸込孔が閉じた状態を示し、第
２１図（ｂ）は第１９図および第２０図において吸込孔
が開いた状態を示す。上述のようにコイルスプリング１
６は板状部材１１ａ。

１１ｂが着装されるときに予め引張られた状態となるよ
う取付けられているため、板状部材１１ａ１１ｂには第
２１図（ａ）に示す如く予圧Ｆ′が加わっているが、板
状部材１１ａ、ｌｌｂは２段階の凸形状となっているた
め、蒸気通路部に突出すること無く吸込孔が閉じた状態
となっている。

中空部内外差圧による押込力Ｐが予圧Ｆ′より小さい場
合は、第２１図（ａ）に示す如く吸込孔は閉じる。しか
るに蒸気通路部の圧力が増加し、中空部内外差圧による
押込力Ｐが予圧Ｆ′より大きくなると、第２１図（ｂ）
に示す如く吸込孔は開く。以上より本実施例においては
、第１４図に示す実施例と同様の作用を奏する。

第２２図、第２３図、第２４図、第２５図、第２６図並
びに第２７図は本発明の他の実施例を示す図である。こ
れらの実施例においてはそれぞれ第１図、第１０図、第
１２図、第１４図、第１８図並びに第１９図に示す実施
例に加えて板状部祠１１ａ、ｌｌｂがノズル１の高さ方
向に分割されている。このため吸込孔の開口幅を高さ方
向に変化させることができることが可能となり、板状部
材１１ａ、ｌｌｂが１枚の場合に比べて、より局所的な
吸込孔の開口幅の調整ができる。すなわち、これらの実
施例においては第１図、第１０図および第１２図に示す
実施例と同様の作用を有すると共に、吸込孔の開口幅を
ノズル１の高さ方向に変化させることができるため、ノ
ズル１の高さ方向の湿り度の分布が大きい場合に適用で
きる。尚、第２２図から第２８図に示す実施例において
はスリット板のノズル高さ方向の分割数は２であるが、
分割数は２に限定されるものではない。

第２８図は本発明の他の実施例のノズル前縁部を示す鳥
かん図である。中空なノズル１にスリット状の吸込孔２
ｂが穿設され、本吸込孔部には板状部材１１ｂが取付け
られている。スリット板１１ｂは駆動装置１７によって
回転し、吸込孔の開口幅を変化させることができる。ま
た、吸込孔２ｂの上流側には液膜厚さ計１８が取り付け
られ、ノズル上を流動する水膜の厚さが計測できる。駆
動装置１７と液膜厚さ計１８は吸込孔の開口幅演算装置
１９およびコントローラ２０を介して電気的に接続され
ている。

第２９図は第２８図に示した液膜厚さ計１８の例を示す
図である。ノズル１の表面に２つの￥Ｓ極２１ａおよび
２１ｂが絶縁材２２を介して埋設されている。本図に示
す如く２つの電極２１ａおよび２１ｂには、一定の電流
を流す定電流発生装置２３および電圧計２４が電気的に
接続されている。

しかして、ノズル１の表面に水膜６が存在すると、電極
２１ａおよび２１ｂは、水膜６を介して電気的に接続さ
れ、定電流発生装置２３〜電極２１ａ〜水膜６〜電極２
１ｂという閉ループの回路が形成される。すなわち、水
膜６の電極２１ａおよび電極２１ｂにより挟まれた部分
は閉ループの回路の一部を構成する。水膜６の電気抵抗
Ｒは、水膜６の厚さが大きいと小さくなり、水膜６の厚
さが小さいと大きくなる。すなわち、水膜６の電気抵抗
Ｒは水膜６の厚さｔにほぼ反比例し、次のように表わさ
れる。

Ｒ−Ｗ／ｌ　　　　　　　　・・・・・・（９）ここで
Ｗは定数である。上述の如く、液膜厚さ計１８の回路は
定電流発生装置２３により一定の電流が流れるように構
成されている。しかして、電極２１ａおよび電極２１ｂ
の間の電圧Ｖは、電流をｉとして次のように表わされる
。

Ｖ＝ｉ＊Ｒ・・・・・・（ｌＯ） （９）式より、水膜の厚さｔは ｔ　＝　ｉ　Ｗ／　Ｖ　　　　−＝　−（Ｉｔ）ここで
、Ｗは定数であり、また電流ｉは一定に保たれているの
で、水膜６の厚さｔは、水膜６の電気抵抗Ｒによって変
化する電圧Ｖのみにより決まる。すなわち、予め実験等
により定数Ｗを求めておけば、（１１）式により水膜６
の厚さを算出できる。

第３０図は第２９図に示す実施例において、吸込孔の開
口幅を変化させるためのフローチャートである。まずス
テップ２５において、液膜厚さ計１８によって吸込孔２
ｂの上流側の水膜厚さｔが計測される。次にステップ２
６において、吸込孔の開口幅演算装置１つにより計測し
た水膜の厚さｔに基づき、吸込孔の開口幅りを決定し、
コントローラ２０に信号を送る。さらにステップ２７に
おいて、コントローラ２０は送られた吸込孔の開口幅の
信号により駆動装置１７に板状部材１１ｂを回転させる
信号を送り、板状部材１１ｂを回転させる。

第３１図は、吸込孔の開口幅演算装置１９で用いる水膜
厚さより吸込孔の開口幅を決定する演算曲線の例を示し
たものである。本実施例によれば、ノズルの蒸気通路部
の蒸気条件が乾き域にあれば水膜の厚さは零であるので
、第３１図に示す如く吸込孔の開口幅は零となる。すな
わち、ノズルの吸込孔は閉じるので随伴蒸気を吸込むこ
とがなく、タービンの性能の低下を防止することができ
る。

またノズルの蒸気通路部の蒸気条件が湿り域にあればノ
ズルの吸込孔は開き、かつノズルの蒸気通路部の湿り度
により変化する水膜の厚さに応じて吸込孔の開口幅が変
化するので、ノズル表面を流れる水膜を吸込むのに十分
な吸込孔が維持され、羽根の浸食を防止することができ
る。さらに、吸込孔と水膜の間に間隙が生じることが無
く、随伴蒸気はほとんど吸込まれないので、タービンの
性能の低下を防止することができる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、中空
構造のノズルを有し、このノズルの腹面には腹面を流れ
る水滴をノズル内部空間に吸込む腹側吸込孔を、上記ノ
ズルの背面には背面を流れる水滴をノズル内部空間に吸
込む背側吸込孔をそれぞれ穿設した蒸気タービンにおい
て、上記ノズルの面に上記腹側吸込孔および上記背側吸
込孔の開口幅をそれぞれ閉塞自在に構成した板状部材を
設けると共に、上記中空構造のノズルの蒸気通路部の湿
り度あるいは上記中空構造のノズル表面の水膜の厚さ等
に応じて上記各吸込孔をそれぞれ開閉できるように構成
したので、ノズル表面を流れる水膜を吸込むのに十分な
吸込孔が維持され、羽根の浸食を防止することができる
。さらに、吸込孔と水膜の間に間隙が生じることが無く
、随伴蒸気はほとんど吸込まれないので、タービンの性
能の低下を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る蒸気タービンの水滴除去装置の
一実施例を示す説明図、第２図は第１図のＨ部を１方向
斜め上方より見た鳥かん図、第３図は、板状部材に加わ
る力を示す図、第４図は板状部材に加わる押込力とノズ
ルの蒸気通路部の圧力の関係を示す図、第５図は反力と
吸込孔の開口幅の関係を示す図、第６図は吸込孔の開口
幅とノズルの蒸気通路部の圧力の関係を示す図、第７図
、第８図および第９図はノズル上を流れる水滴の吸込み
状態を示す図、第１０図は、本発明の他の実施例を示す
図、第１１図は第１０図の１部をに方向斜め上方より見
た鳥かん図、第１２図は本発明の他の実施例を示す図、
第１３図は第１２図をＬ方向斜め上方より見た鳥かん図
、第１４図は本発明の他の実施例を示す図、第１５図（
ａ）は板状部材が閉じた状態を示す図、第１５図（ｂ）
は板状部材が開いた状態を示す図、第１６図はノズルの
蒸気通路部の蒸気条件が蒸気タービンの負荷状態により
飽和線を横切る場合を示す図、第１７図はノズルの蒸気
通路部の圧力と中空部内外差圧による押込力の関係を示
す図、第１８図および第１９図は本発明の他の実施例を
示す図、第２０図はＷ５１９図をＭ方向斜め上方より見
た鳥かん図、第２１図（ａ）は吸込孔が閉じた状態を示
す図、第２１図（ｂ）は吸込孔が開いた状態を示す図、
第２２図、第２３図、第２４図、第２５図、第２６図、
第２７図および第２８図はそれぞれ本発明の他の実施例
を示す図、第２９図は液膜厚さ計の例を示す図、第３０
図は吸込孔の開口幅を変化させるためのフローチャート
、第３１図は水膜厚さより吸込孔の開口幅を決定する演
算曲線の一例を示す図、第３２図、第３３図および第３
４図は従来のノズルにおける粗大水滴の流れ状態を示す
図、第３５図は前段の羽根出口の速度関係を示す図、第
３６図は従来の蒸気タービンの水滴除去装置を示す図、
第３７図は第３６図のＣ−Ｃ断面を示す図、第３８図は
ノズル上に付着した水滴がスリット状の吸込孔より吸込
まれる様子を示す図、第３９図はノズルの蒸気通路部の
蒸気条件を示す図、第４０図および第４１図はノズル上
に付着した水滴がスリット状の吸込孔より吸込まれる様
子を示す図である。 １・・・ノズル、１ａ・・・ノズル腹面、１ｂ・・・ノ
ズル後縁、ＩＣ・・・ノズル背面、２・・・吸込孔、２
ａ・・・腹面の吸込孔、２ｂ・・・背面の吸込孔、３・
・・ノズル内輪、４・・・ノズル外輪、５・・・ノズル
内部空間、６・・・水膜、７・・・蒸気、８・・・随伴
蒸気、ｌｌａ。 １　ｌ　ｂ−・・板状部材、１２ａ、１２ｂ、１５−・
・仮バネ、１３・・・蒸気通路部、１４・・・ピン、１
６・・・コイルスプリング、１７・・・駆動装置、１８
・・・液膜厚さ計、１９・・・吸込孔の開口幅演算装置
、２０・・・コントローラ、２１ａ、２１ｂ・・・電極
、２２・・・絶縁材、２３・・・定電流発生装置、２４
・・・電圧計。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内部に低圧部に連通する中空部が形成されたノズル
   の表面に、スリット状の吸込孔を穿設した蒸気タービン
   の水滴除去装置において、上記スリット状の吸込孔部に
   、その開口幅を調節する板状部材を可動自在に設けたこ
   とを特徴とする、蒸気タービンの水滴除去装置。 ２、板状部材は、ノズルの蒸気通路部の入口湿り度に応
   じて作動することを特徴とする、請求項１記載の蒸気タ
   ービンの水滴除去装置。 ３、板状部材は、ノズル表面を伝わる水膜の厚さを検出
   する装置によって作動されることを特徴とする、請求項
   １記載の蒸気タービンの水滴除去装置。 ４、水膜の厚さを検出する装置は、水膜の厚さに応じて
   変化する電気抵抗を検出する液膜計であることを特徴と
   する、請求項３記載の蒸気タービンの水滴除去装置。 ５、板状部材は、スリット状の吸込孔の長手軸線に平行
   な軸線回りに揺動可能に装着されていることを特徴とす
   る、請求項１記載の蒸気タービンの水滴除去装置。 ６、板状部材は、吸込孔に接離可能に配設されているこ
   とを特徴とする、請求項１記載の蒸気タービンの水滴除
   去装置。