JP7300944B2

JP7300944B2 - 蒸気タービン

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Publication number: JP7300944B2
Application number: JP2019165348A
Authority: JP
Inventors: 誠近藤; 雄久 ▲濱▼田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2019-09-11
Filing date: 2019-09-11
Publication date: 2023-06-30
Anticipated expiration: 2039-09-11
Also published as: DE112020004297T5; KR20220003015A; CN114008300B; WO2021049263A1; US11859505B2; US20220235674A1; JP2021042713A; CN114008300A

Description

本開示は、蒸気タービンに関する。

蒸気タービンは、軸線回りに回転する蒸気タービンロータと、この蒸気タービンロータの両端を回転可能に支持する一対の軸受と、これら軸受同士の間で蒸気タービンロータを覆う蒸気タービン車室と、蒸気タービン車室を支持する車室支持部と、を備えている。蒸気タービンロータは、軸線に沿って延びる柱状のロータ本体と、このロータ本体の外周面に設けられた複数の動翼段と、を有している。蒸気タービン車室の内周面には、動翼段と交互になるように配列された複数段の静翼段が設けられている（下記特許文献１参照）。

ここで、蒸気タービンの性能を向上させるためには、回転体としての蒸気タービンロータと、静止体としての蒸気タービン車室との間のクリアランスを小さくし、蒸気の漏れによる損失を低減することが肝要である。具体的には、動翼段のチップ（先端）と、蒸気タービン車室の内周面との間のクリアランスや、静翼段のチップ（先端）と、ロータ本体の外周面との間のクリアランスを可能な限り小さくすることが求められる。

特開２００９－０５２５４７号公報

ところで、蒸気タービンロータと蒸気タービン車室がそれぞれ別個の支持構造物によって床面上で支持されている場合がある。この場合、蒸気タービンロータと、蒸気タービン車室との間で熱伸びの大きさが異なることから、蒸気タービンの起動や停止の際に、回転体と静止体とが接触してしまう可能性がある。一方で、接触を回避するためにクリアランスを予め大きく確保した場合には、定格運転時のクリアランスが過大となるため、蒸気タービンの性能が低下してしまう可能性がある。

本開示は上記課題を解決するためになされたものであって、クリアランスを小さく抑えることで、性能がさらに向上した蒸気タービンを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本開示に係る蒸気タービンは、軸線方向に延びる蒸気タービンロータと、該蒸気タービンロータを前記軸線回りに回転可能に支持する一対の軸受と、前記一対の軸受の間で、前記蒸気タービンロータを囲う蒸気タービン車室と、該蒸気タービン車室を下方から支持する車室支持部と、前記車室支持部に設けられて、該車室支持部を加熱可能な第一加熱部と、を備え、前記蒸気タービン車室は、互いのフランジを合わせて結合された上半車室及び下半車室を有し、これら上半車室及び下半車室のそれぞれのフランジの側面に固定されて、これらフランジを加熱可能な第二加熱部を備え、前記軸受、前記フランジ、及び前記車室支持部の少なくとも１つの温度を検出する温度検出系統と、前記温度検出系統の検出結果に基づいて前記第一加熱部、及び前記第二加熱部のオン状態とオフ状態とを切り替える制御装置と、をさらに備え、前記蒸気タービンロータと前記蒸気タービン車室との間のクリアランスを検出するクリアランス検出部をさらに備え、前記制御装置は、該クリアランス検出部が検出した前記クリアランスが予め定められたクリアランス目標値に到達した時、前記第一加熱部のオン状態とオフ状態とを切り替え、前記クリアランス検出部による前記クリアランスの検出に先立って、前記温度検出系統による温度の検出が行われる。

本開示によれば、クリアランスを小さく抑えることで、性能がさらに向上した蒸気タービンを提供することができる。

本開示の実施形態に係る蒸気タービンの構成を示す側面図である。本開示の実施形態に係る蒸気タービンの構成を示す断面図であって、蒸気タービンロータの配置を示す図である。本開示の実施形態に係る制御装置の構成を示すハードウェア構成図である。本開示の実施形態に係る制御装置の構成を示す機能ブロック図である。本開示の実施形態に係る制御装置の処理フローを示すフローチャートである。

（蒸気タービンの構成）
以下、本開示の実施形態に係る蒸気タービン１００について、図１から図５を参照して説明する。図１及び図２に示すように、蒸気タービン１００は、蒸気タービンロータ１と、軸受２と、蒸気タービン車室３と、車室支持部４と、第一加熱部５と、第二加熱部６と、温度検出系統Ｔと、クリアランス検出部７と、制御装置９０と、を備えている。

蒸気タービンロータ１は、軸線Ａｘ方向に延びる円柱状をなすとともに、当該軸線Ａｘ回りに回転可能な状態で軸受２によって支持されている。蒸気タービンロータ１は、図２に示すように、軸線Ａｘに沿って延びる円柱状のロータ本体１Ｓと、このロータ本体１Ｓの外周面に設けられた動翼段１Ｂと、を有している。なお、図２では、動翼段１Ｂの外形のみを模式的に示している。動翼段１Ｂは、ロータ本体１Ｓの外周面上で軸線Ａｘ方向に間隔をあけて複数配列されている。

軸受２は、蒸気タービンロータ１の両端部にそれぞれ１つずつ設けられている。図２に示すように、これら軸受２は、ロータ本体１Ｓによる径方向への荷重を支持するラジアル軸受である。軸受２は、軸受本体２Ｈと、この軸受本体２Ｈを支持する軸受支持部材２Ｓと、を有している。軸受本体２Ｈには、ロータ本体１Ｓの端部が挿通されている。なお、詳しくは図示しないが、ラジアル軸受としての軸受２に加えて、軸線Ａｘ方向の荷重を支持するスラスト軸受を設けることも可能である。また、図２では、上述の車室支持部４の図示を省略している。

蒸気タービン車室３は、蒸気タービンロータ１における軸受２の間の部分を外周側から囲っている。蒸気タービン車室３は、上下方向に互いに結合された上半車室３１、及び下半車室３２と、静翼段３１Ｓとを有している。上半車室３１は、軸線Ａｘを中心とする半円筒状をなすとともに、下方に開口する上半車室本体３１Ｈと、上半車室本体３１Ｈに一体に設けられた上半フランジ３１Ｆ（フランジ）とを有している。上半フランジ３１Ｆは、上半車室本体３１Ｈの開口部の端縁から、水平面内における外側に向かって板状に突出している。上半フランジ３１Ｆには、当該上半フランジ３１Ｆを後述する車室支持部４上で支持するためのサポート部Ｓｐが設けられている。

同様に、下半車室３２は、軸線Ａｘを中心とする半円筒状をなすとともに、上方に開口する下半車室本体３２Ｈと、下半車室本体３２Ｈに一体に設けられた下半フランジ３２Ｆ（フランジ）とを有している。下半フランジ３２Ｆは、下半車室本体３２Ｈの開口部の端縁から、水平面内における外側に向かって板状に突出している。下半フランジ３２Ｆには、当該下半フランジ３２Ｆを後述する車室支持部４上で支持するためのサポート部Ｓｐが設けられている。

これら上半フランジ３１Ｆと下半フランジ３２Ｆとを上下方向から互いに当接させることによって、蒸気タービン車室３が形成されている。蒸気タービン車室３の内部には、上述の蒸気タービンロータ１を収容する空間が形成されている。図２に示すように、上半車室３１の内周面、及び下半車室３２の内周面には、当該空間内に向かって突出する静翼段３１Ｓが設けられている。詳しくは図示しないが、静翼段３１Ｓは、蒸気タービンロータ１の動翼段１Ｂと軸線Ａｘ方向に交互に複数配列されている。また、蒸気タービン車室３には、外部から蒸気を導くための吸気孔３Ｈと、外部に蒸気を排出するための排気孔３Ｅとが設けられている。

このように構成された蒸気タービン車室３は、車室支持部４によって、架台４０上で下方から支持されている。車室支持部４は、軸線Ａｘ方向における蒸気タービン車室３の両側にそれぞれ１つずつ設けられている。架台４０には、下方に向かって凹む開口部４０Ｈが形成されており、蒸気タービン車室３のうち下半車室３２の大部分がこの開口部４０Ｈ内に埋没している。

車室支持部４には、当該車室支持部４を加熱するための第一加熱部５が設けられている。第一加熱部５として具体的には、電流を流した際の内部抵抗によって発熱する電熱ヒータが好適に用いられる。

さらに、上述の上半フランジ３１Ｆ、及び下半フランジ３２Ｆには、それぞれ第二加熱部６が設けられている。第二加熱部６は、これら上半フランジ３１Ｆ、及び下半フランジ３２Ｆを加熱する。第二加熱部６は、上半フランジ３１Ｆ、及び下半フランジ３２Ｆの側面（つまり、水平方向を向く面）にそれぞれ１つずつ設けられている。第二加熱部６として具体的には、第一加熱部５と同様の電熱ヒータが好適に用いられる。

上記の軸受２、上半車室本体３１Ｈ、上半フランジ３１Ｆ、下半フランジ３２Ｆ、車室支持部４、及びサポート部Ｓｐには、各部材の温度を検出する温度検出系統Ｔが設けられている。具体的には、温度検出系統Ｔは、軸受２（軸受支持部材２Ｓ）に設けられた軸受温度検出部２Ｔと、上半フランジ３１Ｆに設けられた上半フランジ温度検出部３１Ｔと、下半フランジ３２Ｆに設けられた下半フランジ温度検出部３２Ｔと、車室支持部４に設けられた車室温度検出部４Ｔと、上半車室本体３１Ｈに設けられた上半車室温度検出部ＨＴと、サポート部に設けられたサポート部温度検出部ＳＴと、を有している。温度検出系統Ｔは、対象物の温度を検出し、当該検出値を後述の制御装置９０に電気信号として入力する。つまり、温度検出系統Ｔは、制御装置９０に対して、不図示の信号線、又は無線回線によって電気的に接続されている。

さらに、図２に示すように、蒸気タービン車室３内には、蒸気タービンロータ１と蒸気タービン車室３との間のクリアランスを検出するクリアランス検出部７が設けられている。より具体的には、このクリアランス検出部７は、動翼段１Ｂの先端（チップ）と、蒸気タービン車室３の内周面との間のクリアランスの大きさを検出する。クリアランス検出部７によって検出されたクリアランスの大きさは、電気信号として制御装置９０に入力される。

（制御装置の構成）
制御装置９０は、上述の温度検出系統Ｔ、及びクリアランス検出部７から入力された各検出値に基づいて、第一加熱部５、及び第二加熱部６の作動状態を切り替える。第一加熱部５、及び第二加熱部６は、電流の供給によって加熱が可能なオン状態と、電流が遮断されることで加熱をしないオフ状態との間で動作を切り替えることができる。制御装置９０は、各検出値に基づいて、オン状態とオフ状態とを切り替える。

図３に示すように、制御装置９０は、ＣＰＵ９１（Central Processing Unit）、ＲＯＭ９２（Read Only Memory）、ＲＡＭ９３（Random Access Memory）、ＨＤＤ９４（Hard Disk Drive）、信号受信モジュール９５（I/O：Input/Output）を備えるコンピュータである。信号受信モジュール９５は、温度検出系統Ｔ、及びクリアランス検出部７からの電気信号を受信する。信号受信モジュール９５は、例えばチャージアンプ等を介して増幅された信号を受信してもよい。さらに、図４に示すように、制御装置９０のＣＰＵ９１は予め自装置で記憶するプログラムを実行することにより、制御部８１、記憶部８２、判定部８３、入力部８４、加熱制御部８５を有する。制御部８１は制御装置９０に備わる他の機能部を制御する。

記憶部８２は、第一加熱部５によって加熱する際の車室支持部４の目標温度を記憶している。さらに、記憶部８２は、第二加熱部６によって加熱する際の上半フランジ３１Ｆ及び下半フランジ３２Ｆの目標温度を記憶している。加えて、記憶部８２は、蒸気タービン車室３と蒸気タービンロータ１との間のクリアランスの大きさの目標値を記憶している。

判定部８３は、入力部８４を介して受信した温度検出系統Ｔ、及びクリアランス検出部７の各検出値と、各目標値との大小を判定する。判定部８３によって、各検出値がそれぞれの目標値よりも小さいと判定された場合、加熱制御部８５は、第一加熱部５、及び第二加熱部６の少なくとも一方をオン状態とする。これにより、車室支持部４、及び蒸気タービン車室３の少なくとも一方が加熱され、熱伸びを生じる。

より具体的には、第一加熱部５によって車室支持部４が加熱されると、蒸気タービン車室３には、熱伸びによる上下方向への膨張が生じる。第二加熱部６によって上半フランジ３１Ｆ及び下半フランジ３２Ｆが加熱されると、蒸気タービン車室３には、軸線Ａｘ方向への膨張が生じる。これらの現象が複合することで、蒸気タービン車室３と蒸気タービンロータ１との間のクリアランスが調節される。

一方で、判定部８３によって、各検出値がそれぞれの目標値よりも大きいと判定された場合、加熱制御部８５は、第一加熱部５、及び第二加熱部６の少なくとも一方をオフ状態とする。これにより、車室支持部４、及び蒸気タービン車室３の少なくとも一方では、それまでに生じていた熱伸びが解消し、収縮する。

より具体的には、第一加熱部５による車室支持部４の加熱が停止すると、蒸気タービン車室３には、熱伸びの解消による上下方向への収縮が生じる。第二加熱部６による上半フランジ３１Ｆ及び下半フランジ３２Ｆの加熱が停止すると、蒸気タービン車室３には、軸線Ａｘ方向への収縮が生じる。これらの現象が複合することで、蒸気タービン車室３と蒸気タービンロータ１との間のクリアランスが調節される。

なお、温度検出系統Ｔによる各部の温度の検出は、クリアランス検出部７によるクリアランスの検出に優先して実施されることが望ましい。これは、一般的に、温度検出系統Ｔとして用いられる温度センサは、クリアランス検出部７として用いられる非接触型の測距センサに比べて、耐久性が高いためである。つまり、温度検出系統Ｔによる温度の検出を併せて実施することで、例えばクリアランス検出部７のみに依存してクリアランスの調節を行う場合に比べて、冗長性・フェイルセーフ性能が高められる。

続いて、制御装置９０の動作のうち、特に蒸気タービン１００の起動時における動作を、図５に基づいて説明する。同図に示すように、この制御フローでは、蒸気タービン１００の負荷に基づいて、第一加熱部５と第二加熱部６の動作状態を切り替える。まず、制御装置９０は、蒸気タービン１００の起動に先立って（起動よりも前に）、第一加熱部５及び第二加熱部６をオン状態とする（ステップＳ１１，Ｓ１２）。これにより、蒸気タービン車室３には、上下方向及び軸線Ａｘ方向における熱伸び（膨張）が生じる。つまり、蒸気タービン１００の起動に先立って、上述のクリアランスが拡大した状態となる。

その後、蒸気タービン１００を起動する。蒸気タービン１００の起動と同時に、制御装置９０は、第一加熱部５をオフ状態とする（ステップＳ２）。第二加熱部６はオン状態を維持する。続いて、温度検出系統Ｔによる検出値、又はクリアランス検出部７による検出値が予め定められた目標値（温度目標値、又はクリアランス目標値）に達したときに（ステップＳ３１，ステップＳ３２：Ｙｅｓ）、制御装置９０は第一加熱部５を再びオン状態とし（ステップ４１）、第二加熱部６をオフ状態とする（ステップＳ４２）。その後、制御装置９０は、再び、温度検出系統Ｔによる検出値、又はクリアランス検出部７による検出値が予め定められた目標値（温度目標値、又はクリアランス目標値）に達したときに（ステップＳ５１：Ｙｅｓ）、制御装置９０は第一加熱部５を再びオフ状態とする（ステップＳ５２）。以上により、蒸気タービン１００の起動が完了する。

（作用効果）
蒸気タービン１００の起動時には、熱容量の差異に基づいて、蒸気タービンロータ１が蒸気タービン車室３よりも先に熱伸びすることで、上方にわずかに変位する。この変位によって、蒸気タービンロータ１と蒸気タービン車室３の間のクリアランスが過度に小さくなる可能性がある。しかしながら、上記の構成では、第一加熱部５によって車室支持部４を加熱することで、蒸気タービン車室３に熱伸びを生じさせることができる。これにより、上記のクリアランスを維持することができる。

特に、蒸気タービンロータ１には、軸線Ａｘ方向の熱伸びが生じる場合がある。上記の構成によれば、当該軸線Ａｘ方向の熱伸びが生じた場合であっても、第二加熱部６によってフランジ（上半フランジ３１Ｆ，下半フランジ３２Ｆ）を加熱することによって、蒸気タービン車室３にも軸線Ａｘ方向の熱伸びを生じさせることができる。これにより、軸線Ａｘ方向における蒸気タービンロータ１と蒸気タービン車室３との相対位置を維持することができる。

さらに、上記構成によれば、温度検出系統Ｔによって検出された各部の温度に基づいて、第一加熱部５、及び第二加熱部６のオン状態とオフ状態を切り替えることができる。これにより、蒸気タービン１００の運転状態に応じて、第一加熱部５と第二加熱部６とを適切に動作させることができる。

また、蒸気タービン１００の起動後には、まず蒸気タービンロータ１が蒸気タービン車室３よりも大きく熱伸びする。したがって、蒸気タービン１００の起動前に第一加熱部５をオン状態とすることで、蒸気タービン車室３に熱伸びを予め生じさせておくことが望ましい。これにより、クリアランスを維持することができる。一方で、蒸気タービン１００を起動した直後の一定期間には、蒸気タービン車室３の熱伸びが、蒸気タービンロータ１の熱伸びを上回ることがある。したがって、上記構成のように、蒸気タービン１００の起動と同時に第一加熱部５をオフ状態とすることで、蒸気タービン車室３の過度な熱伸びを抑制することができる。さらに、タービン車室に高温蒸気が急速に流入することで車室温度が変化した時には、蒸気タービンロータ１が蒸気タービン車室３よりも大きく熱伸びした状態となる。したがって、上記構成のように、温度検出値、又はクリアランス検出値が目標値に到達した時に第一加熱部５を再びオン状態とすることで、蒸気タービンロータ１と蒸気タービン車室３との熱伸びの差を小さく抑えることができる。

また、上記構成によれば、蒸気タービン１００の起動前に第二加熱部６をオン状態とすることで、蒸気タービン車室３を軸線Ａｘ方向に予め熱伸びさせることができる。これにより、起動後の蒸気タービンロータ１と蒸気タービン車室３との軸線Ａｘ方向における相対位置を維持することができる。

ここで、軸受２に生じる上下方向の熱伸びの大きさは、当該軸受２の温度と比例関係にある。上記構成によれば、軸受温度検出部２Ｔによって軸受２の温度を検出することで、軸受２に生じた熱伸びによる変位を知ることができる。

さらに、車室支持部４に生じる上下方向の熱伸びの大きさは、当該車室支持部４の温度と比例関係にある。上記構成によれば、車室温度検出部４Ｔによって車室支持部４の温度を検出することで、車室支持部４に生じた熱伸びによる変位を知ることができる。

加えて、蒸気タービン車室３に生じる軸線Ａｘ方向の熱伸びの大きさは、フランジの温度と比例関係にある。上記構成によれば、フランジ温度検出部３１Ｔ，３２Ｔによってフランジの温度を検出することで、蒸気タービン車室３に生じた軸線Ａｘ方向の熱伸びによる変位を知ることができる。

さらに加えて、上記構成によれば、クリアランスの大きさに基づいて第一加熱部５のオン状態とオフ状態を切り替えることで、蒸気タービンロータ１と蒸気タービン車室３との間のクリアランスをより積極的に適正化することができる。

（その他の実施形態）
以上、本開示の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

＜付記＞
各実施形態に記載の蒸気タービンは、例えば以下のように把握される。

（１）第１の態様に係る蒸気タービン１００は、軸線Ａｘ方向に延びる蒸気タービンロータ１と、該蒸気タービンロータ１を前記軸線Ａｘ回りに回転可能に支持する一対の軸受２と、前記一対の軸受２の間で、前記蒸気タービンロータ１を囲う蒸気タービン車室３と、該蒸気タービン車室３を下方から支持する車室支持部４と、前記車室支持部４に設けられて、該車室支持部４を加熱可能な第一加熱部５と、を備える。

蒸気タービン１００の起動時には、熱容量の差異に基づいて、蒸気タービンロータ１が蒸気タービン車室３よりも先に熱伸びすることで、上方にわずかに変位する。この変位によって、蒸気タービンロータ１と蒸気タービン車室３の間のクリアランスが過度に小さくなる可能性がある。しかしながら、上記の構成では、第一加熱部５によって車室支持部４を加熱することで、蒸気タービン車室３に熱伸びを生じさせることができる。これにより、上記のクリアランスを維持することができる。

（２）第２の態様に係る蒸気タービン１００では、前記蒸気タービン車室３は、互いのフランジ３１Ｆ，３２Ｆを合わせて結合された上半車室３１及び下半車室３２を有し、これら上半車室３１及び下半車室３２のそれぞれのフランジ３１Ｆ，３２Ｆの側面に固定されて、これらフランジ３１Ｆ，３２Ｆを加熱可能な第二加熱部６を備える。

蒸気タービン１００の起動時には、熱容量の差異に基づいて、蒸気タービンロータ１が蒸気タービン車室３よりも先に熱伸びする。特に、蒸気タービンロータ１には、軸線Ａｘ方向の熱伸びが生じる場合がある。上記の構成によれば、当該軸線Ａｘ方向の熱伸びが生じた場合であっても、第二加熱部６によってフランジ３１Ｆ，３２Ｆを加熱することによって、蒸気タービン車室３にも軸線Ａｘ方向の熱伸びを生じさせることができる。これにより、軸線Ａｘ方向における蒸気タービンロータ１と蒸気タービン車室３との相対位置を維持することができる。

（３）第３の態様に係る蒸気タービン１００は、前記軸受２、前記フランジ３１Ｆ，３２Ｆ、及び前記車室支持部４の少なくとも１つの温度を検出する温度検出系統Ｔと、前記温度検出系統Ｔの検出結果に基づいて前記第一加熱部５、及び前記第二加熱部６のオン状態とオフ状態とを切り替える制御装置９０と、をさらに備える。

上記構成によれば、温度検出系統Ｔによって検出された各部の温度に基づいて、第一加熱部５、及び第二加熱部６のオン状態とオフ状態を切り替えることができる。これにより、蒸気タービン１００の運転状態に応じて、第一加熱部５と第二加熱部６とを適切に動作させることができる。

（４）第４の態様に係る蒸気タービン１００では、前記制御装置９０は、前記蒸気タービン１００の起動前に前記第一加熱部５をオン状態とし、前記蒸気タービン１００の起動時に前記第一加熱部５をオフ状態とし、前記温度検出系統Ｔの検出結果が、予め定められた目標値に到達した時に前記第一加熱部５を再びオン状態とする。

蒸気タービン１００の起動後には、まず蒸気タービンロータ１が蒸気タービン車室３よりも大きく熱伸びする。したがって、蒸気タービン１００の起動前に第一加熱部５をオン状態とすることで、蒸気タービン車室３に熱伸びを予め生じさせておくことが望ましい。これにより、クリアランスを維持することができる。一方で、蒸気タービン１００を起動した直後の一定期間には、蒸気タービン車室３の熱伸びが、蒸気タービンロータ１の熱伸びを上回ることがある。したがって、上記構成のように、蒸気タービン１００の起動時に第一加熱部５をオフ状態とすることで、蒸気タービン車室３の過度な熱伸びを抑制することができる。さらに、温度検出系統Ｔの検出結果が、予め定められた目標値に到達した時には、蒸気タービンロータ１が蒸気タービン車室３よりも大きく熱伸びした状態となる。したがって、上記構成のように、蒸気タービン１００の負荷が１００％となった時に第一加熱部５を再びオン状態とすることで、蒸気タービンロータ１と蒸気タービン車室３との熱伸びの差を小さく抑えることができる。

（５）第５の態様に係る蒸気タービン１００では、前記制御装置９０は、前記蒸気タービン１００の起動前に前記第二加熱部６をオン状態とすることで、前記蒸気タービン車室３を前記軸線Ａｘ方向に予め熱伸びさせておく。

上記構成によれば、蒸気タービン１００の起動前に第二加熱部６をオン状態とすることで、蒸気タービン車室３を軸線Ａｘ方向に予め熱伸びさせることができる。これにより、起動後の蒸気タービンロータ１と蒸気タービン車室３との軸線Ａｘ方向における相対位置を維持することができる。

（６）第６の態様に係る蒸気タービン１００では、前記温度検出系統Ｔは、前記軸受２の温度を検出する軸受温度検出部２Ｔを有する。

軸受２に生じる上下方向の熱伸びの大きさは、当該軸受２の温度と比例関係にある。上記構成によれば、軸受温度検出部２Ｔによって軸受２の温度を検出することで、軸受２に生じた熱伸びによる変位を知ることができる。

（７）第７の態様に係る蒸気タービン１００では、前記温度検出系統Ｔは、前記車室支持部４の温度を検出する車室温度検出部４Ｔを有する。

車室支持部４に生じる上下方向の熱伸びの大きさは、当該車室支持部４の温度と比例関係にある。上記構成によれば、車室温度検出部４Ｔによって車室支持部４の温度を検出することで、車室支持部４に生じた熱伸びによる変位を知ることができる。

（８）第８の態様に係る蒸気タービン１００では、前記温度検出系統Ｔは、前記フランジ３１Ｆ，３２Ｆの温度を検出するフランジ温度検出部３１Ｔ，３２Ｔを有する。

蒸気タービン車室３に生じる軸線Ａｘ方向の熱伸びの大きさは、フランジ３１Ｆ，３２Ｆの温度と比例関係にある。上記構成によれば、フランジ温度検出部３１Ｔ，３２Ｔによってフランジ３１Ｆ，３２Ｆの温度を検出することで、蒸気タービン車室３に生じた軸線Ａｘ方向の熱伸びによる変位を知ることができる。

（９）第９の態様に係る蒸気タービン１００は、前記蒸気タービンロータ１と前記蒸気タービン車室３との間のクリアランスを検出するクリアランス検出部７をさらに備え、前記制御装置９０は、該クリアランス検出部７が検出した前記クリアランスが予め定められたクリアランス目標値に到達した時、前記第一加熱部５のオン状態とオフ状態とを切り替える。

上記構成によれば、クリアランスの大きさに基づいて第一加熱部５のオン状態とオフ状態を切り替えることで、蒸気タービンロータ１と蒸気タービン車室３との間のクリアランスをより積極的に適正化することができる。

（１０）第１０の態様に係る蒸気タービン１００は、軸線Ａｘ方向に延びる蒸気タービンロータ１と、該蒸気タービンロータ１を前記軸線Ａｘ回りに回転可能に支持する一対の軸受２と、前記一対の軸受２の間で、前記蒸気タービンロータ１を囲う蒸気タービン車室３と、該蒸気タービン車室３を下方から支持する車室支持部４と、を備え、前記蒸気タービン車室３は、互いのフランジ３１Ｆ，３２Ｆを合わせて結合された上半車室３１及び下半車室３２を有し、これら上半車室３１及び下半車室３２のそれぞれのフランジ３１Ｆ，３２Ｆの側面に固定されて、これらフランジ３１Ｆ，３２Ｆを加熱可能な第二加熱部６をさらに備える。

１００蒸気タービン
１蒸気タービンロータ
１Ｂ動翼段
１Ｓロータ本体
２軸受
２Ｈ軸受本体
２Ｓ軸受支持部材
３蒸気タービン車室
３Ｅ排気孔
３Ｈ吸気孔
３１上半車室
３１Ｆ上半フランジ
３１Ｈ上半車室本体
３１Ｓ静翼段
３２下半車室
３２Ｆ下半フランジ
３２Ｈ下半車室本体
３１Ｔ上半フランジ温度検出部
３２Ｔ下半フランジ温度検出部
４車室支持部
４Ｔ車室温度検出部
５第一加熱部
６第二加熱部
７クリアランス検出部
８１制御部
８２記憶部
８３判定部
８４入力部
８５加熱制御部
９０制御装置
９１ＣＰＵ
９２ＲＯＭ
９３ＲＡＭ
９４ＨＤＤ
９５Ｉ／Ｏ

Claims

軸線方向に延びる蒸気タービンロータと、
該蒸気タービンロータを前記軸線回りに回転可能に支持する一対の軸受と、
前記一対の軸受の間で、前記蒸気タービンロータを囲う蒸気タービン車室と、
該蒸気タービン車室を下方から支持する車室支持部と、
前記車室支持部に設けられて、該車室支持部を加熱可能な第一加熱部と、
を備え、
前記蒸気タービン車室は、互いのフランジを合わせて結合された上半車室及び下半車室を有し、
これら上半車室及び下半車室のそれぞれのフランジの側面に固定されて、これらフランジを加熱可能な第二加熱部を備え、
前記軸受、前記フランジ、及び前記車室支持部の少なくとも１つの温度を検出する温度検出系統と、
前記温度検出系統の検出結果に基づいて前記第一加熱部、及び前記第二加熱部のオン状態とオフ状態とを切り替える制御装置と、
をさらに備え、
前記蒸気タービンロータと前記蒸気タービン車室との間のクリアランスを検出するクリアランス検出部をさらに備え、
前記制御装置は、該クリアランス検出部が検出した前記クリアランスが予め定められたクリアランス目標値に到達した時、前記第一加熱部のオン状態とオフ状態とを切り替え、前記クリアランス検出部による前記クリアランスの検出に先立って、前記温度検出系統による温度の検出が行われる
蒸気タービン。
前記制御装置は、
前記蒸気タービンの起動前に前記第一加熱部をオン状態とし、
前記蒸気タービンの起動時に前記第一加熱部をオフ状態とし、
前記温度検出系統の検出結果が、予め定められた目標値に到達した時に前記第一加熱部を再びオン状態とする請求項１に記載の蒸気タービン。
前記制御装置は、前記蒸気タービンの起動前に前記第二加熱部をオン状態とすることで、前記蒸気タービン車室を前記軸線方向に予め熱伸びさせておく請求項１又は２に記載の蒸気タービン。
前記温度検出系統は、前記軸受の温度を検出する軸受温度検出部を有する請求項１から３のいずれか一項に記載の蒸気タービン。
前記温度検出系統は、前記車室支持部の温度を検出する車室温度検出部を有する請求項１から４のいずれか一項に記載の蒸気タービン。
前記温度検出系統は、前記フランジの温度を検出するフランジ温度検出部を有する請求項１から５のいずれか一項に記載の蒸気タービン。