蒸汽轮机的排气室及蒸汽轮机系统的制作方法

本公开涉及在内部划定有用于将通过了蒸汽轮机的最终级动叶的蒸汽向凝汽器引导的排气流路的蒸汽轮机的排气室和具备蒸汽轮机、锅炉及发电机的蒸汽轮机系统。

背景技术：

通常，在蒸汽轮机的涡轮内进行作功并通过了最终级动叶的蒸汽(排气)在通过了排气室内的排气流路之后，由凝汽器凝汽。在排气流路中流动的蒸汽在通过排气室内的扩散流路时，流动被减速而压力恢复。排气室内的压力恢复量越大，则凝汽器与最终级动叶出口之间的压力差越大，最终级动叶出口的压力越下降，因此涡轮输出增加，涡轮效率上升。在此，排气室内的压力恢复量受到在排气室内流动的蒸汽的流动的性状和排气室的内部结构物的形状等的影响。因此，提出了几个用于提高涡轮效率的结构。

例如，专利文献1记载了如下的蒸汽轮机：在形成排气室的扩散流路的导流器上设置偏转部件，而在扩散流路内对尖端流赋予回旋，来减少尖端流与蒸汽主流混合时的损失。

另外，专利文献2记载了一种从排气室朝着下方排出蒸汽的蒸汽轮机的排气装置，通过排气室的外周侧的导流器和内周侧的锥形轴承内环形成的蒸汽的流路的下侧部位比上侧部位形成得长。

在先技术文献

专利文献1：日本特开2011-220125号公报

专利文献2：日本特开平11-200814号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

然而，在专利文献1、2所记载的蒸汽轮机或蒸汽轮机的排气装置中，由于环境变化而蒸汽轮机的效率可能会下降。更具体而言，凝汽器内的压力由于季节的变化引起的气温的变化等环境的变化而变动，该凝汽器内的压力的变化会使排气室内的蒸汽的流动变化。特别是在气温较高的情况下，凝汽器内的压力升高(成为低真空度)，因此在排气室内流动的蒸汽流发生紊乱。当在排气室内流动的蒸汽流发生紊乱时，例如，锥形轴承内环的内侧面所面对的蒸汽的压力升高，在排气流路中流动的蒸汽从覆盖扩散流路的内径侧的锥形轴承内环剥离，有时会产生排气室内的压力恢复性能显著下降的现象。当这样在排气室内流动的蒸汽流发生紊乱时，排气室内的流体损失增大而蒸汽轮机的效率可能会下降。

鉴于上述的情况，本发明的至少一实施方式目的在于提供一种能够降低排气室内的流体损失并能够提高蒸汽轮机的效率的蒸汽轮机的排气室及蒸汽轮机系统。

用于解决课题的方案

(1)本发明的至少一实施方式的蒸汽轮机的排气室是在内部划定有用于将通过了蒸汽轮机的最终级动叶的蒸汽向凝汽器引导的排气流路的蒸汽轮机的排气室，上述蒸汽轮机的排气室具备：

壳体，包含形成于上述排气流路的外周侧的外周壁部；

锥形轴承内环，设于比上述外周壁部靠径向上的内侧处；及

旁通流路，是使在上述排气流路中流动的蒸汽的一部分从上述排气流路的高压侧向上述排气流路的低压侧或上述凝汽器流动的至少一个旁通流路，上述旁通流路包含形成于上述锥形轴承内环的高压侧开口及开口所面对的上述蒸汽的压力低于上述高压侧开口的低压侧开口。

根据上述(1)的结构，蒸汽轮机的排气室具备：壳体，包含形成于排气流路的外周侧的外周壁部；锥形轴承内环，设于比外周壁部靠径向上的内侧处；及至少一个旁通流路，使在排气流路中流动的蒸汽的一部分从排气流路的高压侧向排气流路的低压侧或凝汽器流动。该旁通流路包含形成于锥形轴承内环的高压侧开口及开口所面对的蒸汽的压力低于高压侧开口的低压侧开口。这样的蒸汽轮机的排气室利用包含形成于锥形轴承内环的高压侧开口的旁通流路而在排气流路的锥形轴承内环侧形成顺流流动，由此能够抑制蒸汽从锥形轴承内环的内侧面剥离，因此排气室内的有效的排气面积扩大而能够增加排气室内的蒸汽的压力恢复量。因此，上述那样的蒸汽轮机的排气室能够减少排气室内的流体损失，能够提高蒸汽轮机的效率。

(2)在几个实施方式中，以上述(1)的结构为基础，其中，

上述低压侧开口形成在比上述高压侧开口靠上述锥形轴承内环的流动方向上的上游侧处，

当将上述蒸汽轮机的排气室在周向上区分为设置上述凝汽器的凝汽器侧和设置上述凝汽器一侧的相反侧的凝汽器相反侧时，上述高压侧开口形成于上述凝汽器相反侧，上述低压侧开口形成于上述凝汽器侧。

根据上述(2)的结构，蒸汽轮机的排气室的凝汽器相反侧与凝汽器侧不同，成为在锥形轴承内环侧中流动的蒸汽与壳体的外周壁部碰撞而折回那样的、在锥形轴承内环侧流动的蒸汽难以流动的结构。因此，在凝汽器相反侧流动的蒸汽的压力高于在凝汽器侧流动的蒸汽的压力，因此凝汽器相反侧的锥形轴承内环的内侧面所面对的蒸汽容易从锥形轴承内环的内侧面剥离。因此，通过将旁通流路的高压侧开口形成于凝汽器相反侧并将低压侧开口形成于凝汽器侧，能够使锥形轴承内环的内侧面所面对的蒸汽的一部分从形成于锥形轴承内环的凝汽器相反侧的高压侧开口向形成于锥形轴承内环的凝汽器侧的低压侧开口流动，因此能够在排气流路的凝汽器相反侧形成沿着锥形轴承内环的内侧面那样的顺流流动。

(3)在几个实施方式中，以上述(1)的结构为基础，其中，

上述低压侧开口由轴端密封部构成，上述轴端密封部位于比上述高压侧开口靠上述锥形轴承内环的流动方向上的上游侧处，形成在上述最终级动叶的根部与上述锥形轴承内环的上述流动方向上的上游侧的端部之间。

根据上述(3)的结构，轴端密封部形成于最终级动叶的根部与锥形轴承内环的流动方向上的上游侧的端部之间，因此轴端密封部附近的蒸汽的压力低于锥形轴承内环的流动方向上的上游侧的内侧面所面对的蒸汽的压力。因此，能够增大低压侧开口与高压侧开口之间的压力差，因此能够使蒸汽高效地从旁通流路的高压侧开口流入。

(4)在几个实施方式中，以上述(3)的结构为基础，其中，

当将上述蒸汽轮机的排气室在周向上区分为设置上述凝汽器的凝汽器侧和设置上述凝汽器一侧的相反侧的凝汽器相反侧时，上述旁通流路的上述高压侧开口设于上述凝汽器相反侧。

如上所述，在凝汽器相反侧流动的蒸汽的压力高于在凝汽器侧流动的蒸汽的压力，因此凝汽器相反侧的锥形轴承内环的内侧面所面对的蒸汽容易从锥形轴承内环的内侧面剥离。根据上述(4)的结构，通过将旁通流路的高压侧开口形成于凝汽器相反侧，能够使锥形轴承内环的凝汽器相反侧的内侧面所面对的蒸汽的一部分从该高压侧开口向低压侧开口流动，因此能够在排气流路的凝汽器相反侧形成沿着锥形轴承内环的内侧面那样的顺流流动。特别是能够通过将旁通流路的高压侧开口仅限定于成为高压的凝汽器相反侧，来增大高压侧开口与低压侧开口之间的压力差，因此能够使蒸汽高效地从旁通流路的高压侧开口流入。

(5)在几个实施方式中，以上述(1)～(4)的结构为基础，其中，

上述壳体还包含设于比上述锥形轴承内环靠径向上的内侧处的内周壁部，

上述旁通流路的至少一部分由上述锥形轴承内环的外侧面和上述内周壁部的内侧面形成。

根据上述(5)的结构，锥形轴承内环作为壳体的内周壁部的衬里，通过外侧面和内周壁部的内侧面来形成旁通流路的至少一部分，因此在不需要旁通流路时，能够通过锥形轴承内环的更换或加工而容易地去除旁通流路。

(6)在几个实施方式中，以上述(1)的结构为基础，其中，

上述低压侧开口形成于上述凝汽器。

根据上述(6)的结构，凝汽器的内部的蒸汽的压力低于轴端密封部附近的蒸汽或锥形轴承内环的流动方向上的上游侧的内侧面所面对的蒸汽的压力。因此，能够增大低压侧开口与高压侧开口之间的压力差，因此能够使蒸汽高效地从旁通流路的高压侧开口流入。

(7)在几个实施方式中，以上述(1)～(6)的结构为基础，其中，

上述蒸汽轮机的排气室还具备对上述旁通流路进行开闭的开闭阀。

根据上述(7)的结构，在锥形轴承内环的内侧面所面对的蒸汽产生了剥离那样的情况下，能够通过打开开闭阀(增大开度)，来使锥形轴承内环的内侧面所面对的蒸汽的一部分通过旁通流路流动，能够抑制蒸汽从锥形轴承内环的内侧面剥离。另外，在锥形轴承内环的内侧面所面对的蒸汽未发生剥离的情况下，能够通过关闭开闭阀(减小开度)，来抑制蒸汽的一部分通过旁通流路引起的压力下降或流体损失。

(8)本发明的至少一实施方式的蒸汽轮机系统具备：

蒸汽轮机，包含上述(1)～(7)记载的蒸汽轮机的排气室；

锅炉，使燃料燃烧而生成蒸汽；

发电机，通过上述蒸汽轮机而进行发电；及

剥离检测装置，用于检测在上述排气流路中流动的上述蒸汽的剥离。

根据上述(8)的结构，能够通过剥离检测装置检测在排气流路中流动的蒸汽的剥离。因此，能够通过避免剥离检测装置检测出剥离、例如对构成蒸汽轮机系统的蒸汽轮机或锅炉等进行控制，来减少排气室内的流体损失，能够提高蒸汽轮机的效率。

(9)在几个实施方式中，以上述(8)的结构为基础，其中，

所述剥离检测装置包含设置于所述锥形轴承内环的内侧面上的压力传感器。

根据上述(9)的结构，能够通过压力传感器检测锥形轴承内环的内侧面所面对的蒸汽的压力。在此，蒸汽从锥形轴承内环的内侧面产生了剥离时的压力分布与未剥离时的压力分布不同。由此，能够通过压力传感器检测出在排气流路中流动的蒸汽从锥形轴承内环的内侧面剥离。

(10)在几个实施方式中，以上述(8)的结构为基础，其中，

上述剥离检测装置包含设于上述锥形轴承内环的内侧面上的压力传感器。

根据上述(10)的结构，能够通过振动检测装置检测出锥形轴承内环的振动。在此，在蒸汽从锥形轴承内环的内侧面产生了剥离的情况下，与未剥离的情况相比，锥形轴承内环的内侧面所面对的蒸汽的流动紊乱，因此锥形轴承内环较大地振动。由此，能够通过振动检测装置检测出在排气流路中流动的蒸汽从锥形轴承内环的内侧面剥离。另外，振动检测装置与设于锥形轴承内环的内侧面上的压力传感器不同，能够设于锥形轴承内环的外侧面，因此容易进行设置。

(11)在几个实施方式中，以上述(8)的结构为基础，其中，

上述剥离检测装置包含检测上述发电机的输出的输出检测装置。

根据上述(11)的结构，能够通过输出检测装置来对发电机的输出进行检测。在此，在蒸汽从导流器或锥形轴承内环产生了剥离的情况下，与未剥离的情况相比，蒸汽轮机的效率下降，蒸汽轮机的输出及发电机的输出下降。由此，能够通过输出检测装置检测出在排气流路中流动的蒸汽的剥离。另外，输出检测装置通常设置于发电机等，不需要新设置用于检测蒸汽的剥离的装置，因此能够防止系统结构的复杂化。

(12)在几个实施方式中，以上述(8)的结构为基础，其中，

上述剥离检测装置包含根据设于上述蒸汽轮机系统的测定器的测定结果来算出上述蒸汽轮机的效率的算出装置。

根据上述(12)的结构，能够通过算出装置根据设于蒸汽轮机系统的测定器的测定结果来算出蒸汽轮机的效率。如上所述，在蒸汽从导流器或锥形轴承内环产生了剥离的情况下，与未剥离的情况相比，蒸汽轮机的效率下降，蒸汽轮机的输出及发电机的输出下降。由此，能够通过算出装置检测出在排气流路中流动的蒸汽的剥离。另外，测定器利用通常设于蒸汽轮机等的结构，由此不需要新设置用于检测蒸汽的剥离的装置，因此能够防止系统结构的复杂化。

(13)在几个实施方式中，以上述(8)～(12)的结构为基础，其中，

上述蒸汽轮机系统还具备：

存储装置，存储通过执行数值流体解析而得到的表示在上述排气流路中流动的上述蒸汽的剥离状态及非剥离状态的判定基准数据；及

剥离判定装置，基于上述剥离检测装置的检测结果及上述判定基准数据来判定在上述排气流路中流动的上述蒸汽的剥离。

根据上述(13)的结构，使用存储于存储装置的通过执行数值流体解析而得到的判定基准数据，由此能够更明确地检测蒸汽的剥离。因此，即使在压力传感器等剥离检测装置中的几个剥离检测装置发生了故障的情况下，也能够检测蒸汽的剥离。另外，能够在维持蒸汽的剥离的检测精度的同时减少压力传感器等剥离检测装置的个数。

(14)在几个实施方式中，以上述(8)～(13)的结构为基础，其中，

上述蒸汽轮机系统还具备用于抑制在上述排气流路中流动的上述蒸汽的剥离的剥离抑制装置，

上述剥离抑制装置包含控制装置，上述控制装置基于上述剥离检测装置的检测结果，控制上述蒸汽轮机的主蒸汽阀的开闭动作或者调整向上述锅炉投入的燃料的投入量。

根据上述(14)的结构，在检测出了在排气流路中流动的蒸汽的剥离的情况下，控制装置比通常运转时打开蒸汽轮机的主蒸汽阀(增大开度)或者增加向锅炉投入的燃料的投入量，由此能够暂时性地增加蒸汽轮机的主蒸汽流量。当蒸汽轮机的主蒸汽流量增加时，在排气流路中流动有大流量的蒸汽，因此在锥形轴承内环附近流动的蒸汽附着于锥形轴承内环的内侧面。因此，能够抑制在排气流路中流动的蒸汽的剥离。另外，在未检测出在排气流路中流动的蒸汽的剥离的情况下，控制装置能够与检测到蒸汽的剥离时相比关闭蒸汽轮机的主蒸汽阀(减小开度)或者减小向锅炉投入的燃料的投入量，因此能够提高蒸汽轮机的燃烧效率。另外，与主蒸汽阀的开闭动作相比，对向锅炉投入的燃料的投入量进行调整能够使蒸汽轮机的主蒸汽流量长时间大幅地增加。

另外，蒸汽的剥离受到之间的运转状况的影响。例如，存在如下的特性：在小流量或低真空的运转条件下发生了蒸汽的剥离之后成为常规运转的情况下，蒸汽维持剥离的状态，但是在大流量或高真空的运转条件下蒸汽附着于锥形轴承内环的内侧面之后成为常规运转的情况下，蒸汽能够维持不剥离的状态。利用该特性，控制装置能够关闭蒸汽轮机的主蒸汽阀(减小开度)或者减少向锅炉投入的燃料的投入量，因此能够进一步提高蒸汽轮机的燃烧效率。

(15)在几个实施方式中，以上述(8)～(13)的结构为基础，其中，

上述蒸汽轮机系统还具备用于抑制在上述排气流路中流动的上述蒸汽的剥离的剥离抑制装置，

上述剥离抑制装置包含控制对上述旁通流路进行开闭的开闭阀的开闭动作的控制装置。

根据上述(15)的结构，在检测出了在排气流路中流动的蒸汽的剥离的情况下，控制装置打开对旁通流路进行开闭的开闭阀(增大开度)，由此能够使锥形轴承内环的内侧面所面对的蒸汽的一部分通过旁通流路流动，能够抑制蒸汽从锥形轴承内环的内侧面剥离。另外，在未检测出在排气流路中流动的蒸汽的剥离的情况下，控制装置关闭开闭阀(减小开度)，由此能够抑制蒸汽的一部分通过旁通流路引起的压力下降或流体损失。

发明效果

根据本发明的至少一实施方式，提供一种能够减少排气室内的流体损失并能够提高蒸汽轮机的效率的蒸汽轮机的排气室及蒸汽轮机系统。

附图说明

图1是具备本发明的一实施方式的蒸汽轮机的排气室的蒸汽轮机的沿着轴向的概略剖视图。

图2是概略性地表示本发明的一实施方式的蒸汽轮机设备的结构的概略结构图。

图3是本发明的一实施方式的蒸汽轮机的排气室的沿着轴向的剖视图。

图4是图3所示的a-a线向视的概略剖视图。

图5是表示本发明的一实施方式的蒸汽轮机的排气室的从轴向观察的状态的概略图。

图6是比较例的蒸汽轮机的排气室的沿着轴向的局部放大剖视图。

图7是本发明的另一实施方式的蒸汽轮机的排气室的沿着轴线方向的剖视图。

图8是用于说明本发明的另一实施方式的旁通流路的图，是在轴向观察下概略性地进行表示的概略图。

图9是用于说明本发明的另一实施方式的旁通流路的图，是在轴向观察下概略性地表示相对于多个高压侧开口而形成有一个低压侧开口的状态的概略图。

图10是本发明的另一实施方式的蒸汽轮机的排气室的沿着轴线方向的剖视图，是表示将轴端密封部设为低压侧开口的状态的图。

图11是用于说明图10中的旁通流路的图，是在轴向观察下概略性地进行表示的概略图。

图12是本发明的另一实施方式的蒸汽轮机的排气室的沿着轴线方向的剖视图，是表示仅在凝汽器相反侧形成有高压侧开口的状态的图。

图13是用于说明图12中的旁通流路的图，是在轴向观察下概略性地进行表示的概略图。

图14是本发明的另一实施方式的蒸汽轮机的排气室的沿着轴线方向的剖视图，是表示通过壳体形成旁通流路的至少一部分的状态的图。

图15是本发明的另一实施方式的蒸汽轮机的排气室的沿着轴线方向的剖视图，是表示低压侧开口形成于凝汽器的状态的图。

图16是表示从轴向与凝汽器一起观察图15所示的蒸汽轮机的排气室的状态的概略图。

图17是本发明的另一实施方式的蒸汽轮机的排气室的沿着轴线方向的剖视图，是表示在旁通流路的中途设有阀的状态的图。

图18是表示本发明的一实施方式的蒸汽轮机系统的控制的一例的流程图。

图19是用于说明本发明的一实施方式的剥离检测装置的图，是蒸汽轮机的排气室的沿着轴向的局部放大剖视图。

图20是用于说明基于图19所示的剥离检测装置的蒸汽的剥离的检测方法的坐标图，是表示距锥形轴承内环的流动方向上的上游端的长度与检测的压力之间的关系的坐标图。

图21是用于说明本发明的另一实施方式的剥离检测装置的图，是蒸汽轮机的排气室的沿着轴向的局部放大剖视图。

图22是用于说明基于图21所示的剥离检测装置的蒸汽的剥离的检测方法的坐标图，是表示蒸汽产生了剥离的状态下的振动次数和蒸汽未剥离的状态下的振动次数的坐标图。

图23是用于说明本发明的一实施方式的剥离检测装置及剥离抑制装置的图，是概略性地表示蒸汽轮机设备的另一结构的概略结构图。

图24是表示本发明的一实施方式的控制装置的结构的一例的结构图。

图25是用于说明本发明的一实施方式的剥离检测装置的图，是概略性地表示蒸汽轮机设备的其他结构的概略结构图。

图26是表示本发明的一实施方式的蒸汽轮机系统的控制的另一例的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图来说明本发明的几个实施方式。但是，作为实施方式而记载或附图所示的结构部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等没有将本发明的范围限定于此，只不过是说明例。

例如，“在某方向上”、“沿着某方向”、“平行”、“正交”、“中心”、“同心”或“同轴”等的表示相对性的或绝对性的配置的表述不仅是严格地表示这样的配置，而且也表示具有公差或者能得到相同功能的程度的角度或距离而相对地位移的状态。

例如，“相同”、“相等”及“均质”等表示事物相等的状态表述不仅是严格地表示相等的状态，而且也表示存在公差或者能得到相同功能的程度的差的状态。

例如，表示四边形形状或圆筒形状等形状的表述不仅是表示在几何学上的严格意义下的四边形形状或圆筒形状等形状，而且也表示在能得到相同效果的范围内包含凹凸部或倒角部等的形状。

另一方面，“备有”、“具有”、“具备”、“包含”或“有”这样的表述并非是将其他结构要素的存在排除在外的排他性的表述。

另外，关于相同的结构有时标注相同的附图标记而省略说明。

首先，说明具备几个实施方式的蒸汽轮机的排气室的蒸汽轮机的整体结构。图1是具备本发明的一实施方式的蒸汽轮机的排气室的蒸汽轮机的沿着轴向的概略剖视图。如图1所示，蒸汽轮机10具备：长条棒状的转子11；对转子11以能够旋转的方式将进行支撑的轴承12；设于转子11的多级的动叶13；收纳转子11及动叶13的内部壳体4；以与动叶13相向的方式设于内部壳体4的多级的静叶14；及设于内部壳体4的径向上的外侧的外部壳体3。在这样的蒸汽轮机10中，从蒸汽入口15向内部壳体4的内部导入的蒸汽在通过静叶14时膨胀而增速，对动叶13进行作功而使转子11旋转。另外，如图1所示，蒸汽轮机10的轴心la也可以存在于转子11的中心轴lc上。

另外，蒸汽轮机10具备排气室2。如图1所示，排气室2位于动叶13及静叶14的下游侧。在内部壳体4内通过了动叶13及静叶14的蒸汽(蒸汽流fs)从比位于蒸汽的流动方向上的最下游侧的动叶即最终级动叶13a位于流动方向上的下游侧的排气室入口22向排气室2流入，通过了在排气室2的内部形成的排气流路21之后，从在排气室2的下方设置的排气室出口23向蒸汽轮机10的外部排出。另外，在图1所示的实施方式中，排气室出口23隔着转子11的中心轴lc而位于蒸汽入口15的相反侧，但是在其他实施方式中，排气室出口23可以相对于转子11的中心轴lc而位于与蒸汽入口15相同的一侧，也可以设置在相对于转子11的中心轴lc在水平方向上分离的位置。

在图1所示的实施方式中，在排气室2的下方设有凝汽器16。凝汽器16具备形成有供蒸汽从排气室2的排气室出口23流入的凝汽器入口161的主体162及在该主体162的内部配置的未图示的多个传热管。在多个传热管的内部流动有被海水等冷却后的冷却水。在该情况下，从排气室2的排气室出口23经由凝汽器入口161而流入到主体162的内部的蒸汽通过被多个传热管冷凝而凝结。

另外，如图1所示，蒸汽轮机10具备以覆盖轴承12的外周侧的方式设置的锥形轴承内环6及在排气室2内设于锥形轴承内环6的径向外侧的导流器5。导流器5和锥形轴承内环6形成为随着朝向流动方向的下游侧(轴向外侧)而距蒸汽轮机10的轴心la的距离增大的筒状。在排气室2的内部，通过导流器5和锥形轴承内环6而形成环状的扩散流路24。扩散流路24与比最终级动叶13a靠流动方向的上游侧的第一内部空间25连通，并具有随着朝向流动方向的下游侧而截面积逐渐扩大的形状。并且，当通过了蒸汽轮机10的最终级动叶13a的高速的蒸汽流fs流入到扩散流路24时，蒸汽流fs减速而蒸汽具有的动能被转换(静压恢复)成压力。另外，如图1所示，导流器5及锥形轴承内环6的中心轴也可以存在于与转子11的中心轴lc相同的直线上。另外，蒸汽轮机10可以是供在高压涡轮或中压涡轮中进行了作功后的蒸汽流动的低压涡轮。

接下来，说明几个实施方式的蒸汽轮机系统的整体结构。图2是概略性地表示本发明的一实施方式的蒸汽轮机设备的结构的概略结构图。如图2所示，蒸汽轮机系统1是例如火力发电厂的蒸汽轮机系统，具备：使燃料燃烧而生成蒸汽(主蒸汽)的锅炉17；通过从锅炉17输送的蒸汽而使转子11旋转的上述蒸汽轮机10；通过蒸汽轮机10的转子11的旋转而被驱动来进行发电的发电机18；内置有被海水等冷却的传热管，并通过传热管等使从蒸汽轮机10排出的压力和温度下降了的蒸汽冷凝而凝结的上述凝汽器16；及将通过凝汽器16而凝结后的水向锅炉17输送的供水泵19。另外，如图2所示，蒸汽轮机系统1还具备：蒸汽导入线171，与锅炉17和蒸汽轮机10连接并将通过锅炉17生成的蒸汽向蒸汽轮机10供给；及凝汽线191，与凝汽器16及锅炉17连接并在中途设有供水泵19。

接下来，参照图1～图17，具体说明几个实施方式的蒸汽轮机10的排气室2的结构。在此，图3是本发明的一实施方式的蒸汽轮机的排气室的沿着轴向的剖视图。图4是图3所示的a-a线向视的概略剖视图。图5是表示本发明的一实施方式的蒸汽轮机的排气室的从轴向观察的状态的概略图。另外，在图5中，省略密封部件81地进行表示。

如图1所示，几个实施方式的蒸汽轮机10的排气室2在内部划定有用于将通过了蒸汽轮机10的最终级动叶13a的蒸汽向凝汽器16引导的排气流路21。并且，如图3所示，排气室2具备：外部壳体3(壳体)，包含形成于排气流路21的外周侧的外周壁部31；锥形轴承内环6，设于比外周壁部31靠径向上的内侧处；及至少一个旁通流路7，使在排气流路21中流动的蒸汽的一部分从排气流路21的高压侧向排气流路21的低压侧或凝汽器16流动。并且，如图3所示，至少一个旁通流路7包含：高压侧开口71，形成于锥形轴承内环6；及低压侧开口72，开口所面对的蒸汽的压力低于高压侧开口71的压力。在此，开口或面缩面对的蒸汽是指在开口或面所面对的内部空间(例如排气流路21等)中的开口或面附近流动的蒸汽。

如图3所示，外部壳体3包含：外周壁部31，沿着轴向延伸；及第一壁部32，沿着径向延伸，且该第一壁部32的径向上的外侧的端部(图中上端部)与外周壁部31的轴向上的外侧的端部(图中右端部)连接。如图3所示，第一壁部32的径向上的内侧的端部(图中下端部)与锥形轴承内环6的流动方向上的下游侧的端部连接。另外，在图3所示的实施方式中，锥形轴承内环6在沿着轴向的截面中形成为多直线状，但也可以在沿着轴向的截面中形成为圆弧状。另外，在其他几个实施方式中，锥形轴承内环6的流动方向上的下游侧的端部也可以与外周壁部31的轴向上的外侧的端部连接。另外，在其他几个实施方式中，锥形轴承内环6也可以收纳于外部壳体3的内部。

如图4所示，将排气室2在周向上，将设置排气室出口23和凝汽器16的一侧区分为凝汽器侧，将与设置排气室出口23和凝汽器16的一侧的相反侧区分为凝汽器相反侧。在图4所示的实施方式中，区分凝汽器侧与凝汽器相反侧时的交界为水平线lh。在此，水平线lh是与通过转子11的中心轴lc的轴线正交并沿着水平方向(图4中左右方向)延伸的直线。如图4所示，外周壁部31在沿着水平线lh延伸的方向的截面内，凝汽器侧形成为半环状，并且凝汽器相反侧沿铅垂方向延伸。

另外，如图3所示，内部壳体4包含：内周壁部41，沿着轴向延伸；及第二壁部42，与内周壁部41的外周侧连接并沿着径向延伸。内部壳体4经由第二壁部42而支撑于外部壳体3。另外，在图3所示的实施方式中，在内周壁部41的流动方向上的下游侧的端部43设置的导流器5在沿着轴向的截面中形成为一条直线状，但也可以在沿着轴向的截面中形成为圆弧状或多直线状。

在图3所示的实施方式中，至少一个旁通流路7由筒状的配管84a形成。如图3所示，配管84a将一端连接于锥形轴承内环6的凝汽器相反侧的流动方向的下游侧，在锥形轴承内环6的凝汽器相反侧的流动方向的下游侧形成有与排气流路21连通的高压侧开口71。另外，如图3所示，配管84a将另一端连接于锥形轴承内环6的凝汽器侧的流动方向上的上游侧，在锥形轴承内环6的凝汽器侧的流动方向上的上游侧形成有与排气流路21连通的低压侧开口72。另外，配管84a贯通密封部件81。在此，密封部件81对锥形轴承内环6的外侧面62和与外侧面62相向的转子11之间进行密封。另外，如图5所示，配管84a在排气室2的轴向观察下形成为沿着锥形轴承内环6的外侧面62的圆弧状。另外，在图3所示的实施方式中，配管84a以轴线在中途折弯的方式形成，但是在其他实施方式中，配管84a也可以形成为轴线成为直线状或圆弧状那样的形状。

图6是比较例的蒸汽轮机的排气室的沿着轴向的局部放大剖视图。在图6中，关于具有与图3所示的实施方式相同的附图标记的部件，省略其说明。图6所示的比较例的排气室2a成为具备包含上述外周壁部31的外部壳体3(壳体)、上述锥形轴承内环6，但是不具备上述旁通流路7的结构。在该情况下，与专利文献1和专利文献2记载的结构相同地，蒸汽轮机10的效率可能会下降。更具体而言，当由于环境的变化等而凝汽器16内的压力升高(成为低真空度)时，在排气室2内流动的蒸汽的流动发生紊乱。此时，如图6所示，有时会形成沿着锥形轴承内环6向流动方向的上游侧流动的逆流rc。当在排气室2内流动的蒸汽的流动发生紊乱时，在排气流路21中流动的蒸汽从覆盖扩散流路24的内径侧的锥形轴承内环6剥离，有时会产生排气室2内的压力恢复性能显著下降的现象。当这样在排气室2内流动的蒸汽的流动发生紊乱时，排气室2内的流体损失增大而蒸汽轮机10的效率可能会下降。

因此，本发明的发明者们想到了利用包含形成于锥形轴承内环6的高压侧开口71的旁通流路7，在排气流路21的锥形轴承内环6侧形成顺流流动fd，从而抑制蒸汽从锥形轴承内环6的内侧面61剥离。

如上所述，如图3、5及后述的图7～17所示，几个实施方式的蒸汽轮机10的排气室2具备包含上述外周壁部31的外部壳体3(壳体)、上述锥形轴承内环6及包含上述高压侧开口71及低压侧开口72的至少一个旁通流路7。

根据上述结构，蒸汽轮机10的排气室2具备：外部壳体3(壳体)，包含形成在排气流路21的外周侧的外周壁部31；锥形轴承内环6，设于比外周壁部31靠径向上的内侧处；及至少一个旁通流路7，使在排气流路21中流动的蒸汽的一部分从排气流路21的高压侧向排气流路21的低压侧或凝汽器16流动。该旁通流路7包含形成于锥形轴承内环6的高压侧开口71及开口所面对的蒸汽的压力低于高压侧开口71的低压侧开口72。这样的蒸汽轮机10的排气室2通过形成于锥形轴承内环6的包含高压侧开口71的旁通流路7在排气流路21的锥形轴承内环6侧形成顺流流动fd，由此能够抑制蒸汽从锥形轴承内环6的内侧面61剥离，因此排气室2内的有效的排气面积扩大而能够增加排气室2内的蒸汽的压力恢复量。因此，上述那样的蒸汽轮机10的排气室2能够减少排气室2内的流体损失，能够提高蒸汽轮机10的效率。

图7是本发明的另一实施方式的蒸汽轮机的排气室的沿着轴线方向的剖视图。在几个实施方式中，如图3、7及后述的图14所示，上述低压侧开口72形成于比高压侧开口71靠锥形轴承内环6的流动方向的上游侧处。并且，如图3、7及后述的图14所示，在将上述蒸汽轮机10的排气室2在周向上区分为设置凝汽器16的凝汽器侧和设置凝汽器16一侧的相反侧的凝汽器相反侧时，高压侧开口71形成于凝汽器相反侧，低压侧开口72形成于凝汽器侧。

在图7所示的实施方式中，至少一个旁通流路7由筒状的配管84b形成。如图7所示，配管84b将一端连接于锥形轴承内环6的凝汽器相反侧的流动方向的上游侧，在锥形轴承内环6的凝汽器相反侧的流动方向的上游侧形成有与排气流路21连通的高压侧开口71。另外，如图7所示，配管84b将另一端连接于锥形轴承内环6的凝汽器侧的流动方向的上游侧，在锥形轴承内环6的凝汽器侧的流动方向的上游侧形成有与排气流路21连通的低压侧开口72。另外，配管84b的一端及另一端这两方位于比密封部件81靠轴向的内侧的位置，不贯通密封部件81。

根据上述结构，蒸汽轮机10的排气室2的凝汽器相反侧与凝汽器侧不同，成为在锥形轴承内环6侧流动的蒸汽与外部壳体3的外周壁部31碰撞而折回那样的、在锥形轴承内环6侧流动的蒸汽难以流动的结构。因此，在凝汽器相反侧流动的蒸汽的压力高于在凝汽器侧流动的蒸汽，因此凝汽器相反侧的锥形轴承内环6的内侧面61所面对的蒸汽容易从锥形轴承内环6的内侧面61剥离。因此，通过将旁通流路7的高压侧开口71形成于凝汽器相反侧并将低压侧开口72形成于凝汽器侧，能够使锥形轴承内环6的内侧面61所面对的蒸汽的一部分从形成于锥形轴承内环6的凝汽器相反侧的高压侧开口71向形成于锥形轴承内环6的凝汽器侧的低压侧开口72流动，因此能够在排气流路21的凝汽器相反侧形成沿着锥形轴承内环6的内侧面61那样的顺流流动fd。另外，能够利用在旁通流路7中通过并从形成于锥形轴承内环6的凝汽器侧的低压侧开口72向排气流路21的凝汽器侧流出的蒸汽，在排气流路21的凝汽器侧也形成沿着锥形轴承内环6的内侧面61那样的顺流流动fd。

图8是用于说明本发明的另一实施方式的旁通流路的图，是在轴向观察下概略性地进行表示的概略图。在几个实施方式中，如图8所示，上述排气室2具备多个上述旁通流路7。多个旁通流路7分别包含一个高压侧开口71和一个低压侧开口72。在该情况下，旁通流路7包含高压侧开口71和与该高压侧开口71连通的低压侧开口72，因此能够抑制旁通流路7的内部的蒸汽的流动发生紊乱，因此能够高效地使蒸汽从旁通流路7的高压侧开口71流入。

图9是用于说明本发明的另一实施方式的旁通流路的图，是在轴向观察下概略性地表示相对于多个高压侧开口而形成有一个低压侧开口的状态的概略图。在几个实施方式中，如图9所示，上述旁通流路7包含多个高压侧开口71和与多个高压侧开口71分别连通的一个低压侧开口72。因此，从多个高压侧开口71分别流入的蒸汽通过旁通流路7而从低压侧开口72流出。在该情况下，与设置多个旁通流路7相比能够提高布局性。另外，较多的蒸汽从多个高压侧开口71之中的面对的蒸汽的压力高的高压侧开口71进入旁通流路7，因此能够高效地对在排气流路21的锥形轴承内环6侧流动的蒸汽进行整流。

另外，在其他几个实施方式中，上述旁通流路7也可以包含多个低压侧开口72和与多个低压侧开口72分别连通的一个高压侧开口71。在该情况下，与设置多个旁通流路7相比能够提高布局性。另外，较多的蒸汽从多个低压侧开口72之中的面对的蒸汽的压力低的低压侧开口72从旁通流路7流出，因此能够高效地对在排气流路21的锥形轴承内环6侧流动的蒸汽进行整流。

图10是本发明的另一实施方式的蒸汽轮机的排气室的沿着轴线方向的剖视图，是表示将轴端密封部设为低压侧开口的状态的图。图11是用于说明图10中的旁通流路的图，是在轴向观察下概略性地进行表示的概略图。图12是本发明的另一实施方式的蒸汽轮机的排气室的沿着轴线方向的剖视图，是表示仅在凝汽器相反侧形成有高压侧开口的状态的图。图13是用于说明图12中的旁通流路的图，是在轴向观察下概略性地进行表示的概略图。在几个实施方式中，如图10、12所示，上述低压侧开口72是位于比高压侧开口71靠锥形轴承内环6的流动方向上的上游侧处的轴端密封部82，由最终级动叶13a的根部131和锥形轴承内环6的流动方向的上游侧上的端部63构成。

如图10、12所示，在比密封部件81靠轴向上的内侧且比最终级动叶13a的根部131靠轴向上的外侧处形成有由锥形轴承内环6的外侧面62、转子11及密封部件81划定的第二内部空间83。第二内部空间83经由轴端密封部82而与比锥形轴承内环6的上游侧的端部63靠排气流路21的上游侧处连通。在图10、12所示的实施方式中，至少一个旁通流路7由筒状的配管84c及第二内部空间83形成。如图10、12所示，配管8c将一个开口端连接于锥形轴承内环6的流动方向上的下游侧，在锥形轴承内环6的流动方向上的下游侧形成有与排气流路21连通的高压侧开口71。另外，如图10、12所示，配管84c在中途弯折而贯通密封部件81，另一个开口端位于第二内部空间83内，配管84c的另一端侧开口与第二内部空间83连通。另外，如图11、13所示，配管84c在排气室2的轴向观察下沿着径向延伸。

另外，轴端密封部82(低压侧开口72)可以如图11所示那样呈环状地开口，也可以如图13所示那样形成于周向上的一部分。优选的是轴端密封部82仅在凝汽器侧形成开口。在该情况下，能够增大低压侧开口72与高压侧开口71之间的压力差，因此能够使蒸汽高效地从旁通流路7的高压侧开口71向旁通流路7流入。

根据上述结构，轴端密封部82形成于最终级动叶13a的根部131与锥形轴承内环6的流动方向上的上游侧的端部63之间，因此轴端密封部82附近的蒸汽的压力低于锥形轴承内环6的流动方向上的上游侧的内侧面61所面对的蒸汽的压力。因此，能够增大低压侧开口72与高压侧开口71之间的压力差，因此能够使蒸汽高效地从旁通流路7的高压侧开口71流入。

在几个实施方式中，如图12、13所示，将上述蒸汽轮机10的排气室2在周向上区分为设置凝汽器16的凝汽器侧和设置凝汽器16一侧的相反侧的凝汽器相反侧时，上述旁通流路7的高压侧开口71设于凝汽器相反侧。

如上所述，在凝汽器相反侧流动的蒸汽的压力高于在凝汽器侧流动的蒸汽的压力，因此凝汽器相反侧的锥形轴承内环6的内侧面61所面对的蒸汽容易从锥形轴承内环6的内侧面61剥离。根据上述结构，通过将旁通流路7的高压侧开口71形成于凝汽器相反侧，能够使锥形轴承内环6的凝汽器相反侧的内侧面61所面对的蒸汽的一部分从该高压侧开口71向低压侧开口72流动，因此能够在排气流路21的凝汽器相反侧形成沿着锥形轴承内环6的内侧面61那样的顺流流动fd。特别是能够通过将旁通流路7的高压侧开口71仅限定在成为高压的凝汽器相反侧，来增大高压侧开口71与低压侧开口72之间的压力差，因此能够使蒸汽高效地从旁通流路7的高压侧开口71流入。

图14是本发明的另一实施方式的蒸汽轮机的排气室的沿着轴线方向的剖视图，是表示通过壳体形成旁通流路的至少一部分的状态的图。在几个实施方式中，如图14所示，上述外部壳体3(壳体)还包含设于比锥形轴承内环6靠径向上的内侧处的第三壁部33(内周壁部)。并且，上述旁通流路7的至少一部分由锥形轴承内环6的外侧面62和第三壁部33的内侧面331形成。

如图14所示，外部壳体3包含：外周壁部31，沿着轴向延伸；第一壁部32，沿着径向延伸2，且该第一壁部32的径向上的外侧的端部与外周壁部31的轴向上的外侧的端部连接；及第三壁部33，形成为随着靠近流动方向上的下游侧(轴向外侧)而距蒸汽轮机10的轴心la的距离增大的筒状的第三壁部33，且轴向上的外侧的端部与第一壁部32的径向上的内侧的端部连接。另外，锥形轴承内环6的流动方向上的下游侧的端部连接于第一壁部32的中途。

并且，在第三壁部33的上游侧的端部的内侧面331与锥形轴承内环6的外侧面62之间形成有第三内部空间85。如图14所示，第三内部空间85由第一壁部32的比与锥形轴承内环6连接的连接部靠径向内侧的内侧面321、第三壁部33的内侧面331及锥形轴承内环6的外侧面62划定。第三内部空间85的第三壁部33的内侧面331的流动方向上的上游侧的部分和与该部分相向的锥形轴承内环6的外侧面62之间被密封，避免第二内部空间83与第三内部空间85连通。

如图14所示，至少一个旁通流路7由筒状的配管84d、第三内部空间85及筒状的配管84e形成。如图14所示，配管84d将一个开口端连接于锥形轴承内环6的流动方向的下游侧，在锥形轴承内环6的流动方向上的下游侧形成有与排气流路21连通的高压侧开口71。另外，如图14所示，配管84d沿着径向延伸，另一个开口端位于第三内部空间85内，配管84d的另一端侧开口与第三内部空间85连通。

如图14所示，配管84e将一个开口端连接于锥形轴承内环6的流动方向上的上游侧，在锥形轴承内环6的流动方向上的上游侧形成有与排气流路21连通的低压侧开口72。另外，如图14所示，配管84e在中途弯折而将第三壁部33的内侧面331的流动方向上的上游侧的部分和与该部分相向的锥形轴承内环6的外侧面62之间的密封部分贯通，另一个开口端位于第三内部空间85内，配管84e的另一端侧开口与第三内部空间85连通。

根据上述结构，锥形轴承内环6作为外部壳体3的第三壁部33的衬里，通过外侧面62和第三壁部33的内侧面331形成旁通流路7的至少一部分，因此在不需要旁通流路7时，能够通过锥形轴承内环6的更换或加工而容易地去除旁通流路7。

图15是本发明的另一实施方式的蒸汽轮机的排气室的沿着轴线方向的剖视图，是表示低压侧开口形成于凝汽器的状态的图。图16是表示从轴向与凝汽器一起观察图15所示的蒸汽轮机的排气室的状态的概略图。

在几个实施方式中，如图15、16所示，上述低压侧开口72形成于凝汽器16。在图15、16所示的实施方式中，在排气室2的侧方设有上述凝汽器16。如上所述，凝汽器16具备形成有使蒸汽从排气室2的排气室出口23流入的凝汽器入口161的主体162及配置于该主体162的内部的未图示的多个传热管。

如图15、16所示，至少一个旁通流路7由筒状的配管84f形成。如图15、图16所示，配管84f将一个开口端连接于锥形轴承内环6的凝汽器相反侧的流动方向的下游侧，在锥形轴承内环6的凝汽器相反侧的流动方向的下游侧形成有与排气流路21连通的高压侧开口71。另外，如图16所示，配管84f将另一个开口端连接于凝汽器16的主体162，并形成有与主体162的内部的排气流路164连通的低压侧开口72。排气流路164经由凝汽器入口161而与排气室2的排气流路21连通。

根据上述结构，凝汽器16的内部的蒸汽的压力低于轴端密封部82附近的蒸汽或锥形轴承内环6的流动方向上的上游侧的内侧面61所面对的蒸汽的压力。因此，能够增大低压侧开口72与高压侧开口71之间的压力差，因此能够使蒸汽高效地从旁通流路7的高压侧开口71流入。

图17是本发明的另一实施方式的蒸汽轮机的排气室的沿着轴线方向的剖视图，是表示在旁通流路的中途设有阀的状态的图。在几个实施方式中，还具备对上述旁通流路7进行开闭的开闭阀86。在图17所示的实施方式中，在上述配管84f的中途设置开闭阀86，但是在其他实施方式中，也可以设置于上述配管84a～84e。特别是通过在配管84a或配管84c的比密封部件81靠轴向的外侧处设置开闭阀86，而开闭阀86的操作变得容易。

根据上述结构，在锥形轴承内环6的内侧面61所面对的蒸汽产生了剥离的情况下，能够通过打开开闭阀86(增大开度)，来使锥形轴承内环6的内侧面61所面对的蒸汽的一部分通过旁通流路7流动，能够抑制蒸汽从锥形轴承内环6的内侧面61。另外，在锥形轴承内环6的内侧面61所面对的蒸汽未剥离的情况下，能够通过关闭开闭阀86(减小开度)，来抑制蒸汽的一部分通过旁通流路7引起的压力下降和流体损失。

接下来，参照图18～图26，具体说明几个实施方式的剥离检测装置91和剥离抑制装置92等的结构。在此，图18是表示本发明的一实施方式的蒸汽轮机系统的控制的一例的流程图。另外，以下说明的与剥离检测装置91和剥离抑制装置92等相关的发明可以与上述几个实施方式的发明组合，但也能够单独实施。

如图18所示，蒸汽轮机系统1通过在排气流路中流动的蒸汽的剥离抑制方法100，来抑制在排气流路21中流动的蒸汽的剥离。如图18所示，在排气流路21中流动的蒸汽的剥离抑制方法100具备如下的步骤：步骤s101，确认用于检测在排气流路21中流动的蒸汽的剥离的指示；计测步骤s102，通过剥离检测装置91进行计测；判定步骤s103，基于计测步骤s102中的计测结果，判定在排气流路21中流动的蒸汽是否产生剥离；及剥离抑制装置工作步骤s104，基于判定步骤s103中的判定结果，使剥离抑制装置工作。

在步骤s101中，在能够确认到用于检测蒸汽的剥离的指示的情况下(s101为“是”)，进行计测步骤s102。另外，在步骤s101中，在无法确认到用于检测蒸汽的剥离的指示的情况下(s101为“否”)，计测结束。另外，在判定步骤s103中，在判定为在排气流路21中流动的蒸汽产生了剥离的情况下(s103为“是”)，进行剥离抑制装置工作步骤s104。另外，在判定步骤s103中，在判定为在排气流路21中流动的蒸汽未产生剥离的情况下(s103为“否”)，在计测步骤s102中继续进行计测。

在几个实施方式中，上述蒸汽轮机系统1具备：包含上述排气室2的蒸汽轮机10、上述锅炉17、上述发电机18及用于检测在排气流路21中流动的蒸汽的剥离的剥离检测装置91。

图19是用于说明本发明的一实施方式的剥离检测装置的图，是蒸汽轮机的排气室的沿着轴向的局部放大剖视图。如图19所示，剥离检测装置91包含设置在锥形轴承内环6的内侧面61上的压力传感器91a。如图19所示，压力传感器91a检测锥形轴承内环6的内侧面61所面对的蒸汽的压力，在锥形轴承内环6的内侧面61的流动方向上的上游侧到下游侧设有多个。因此，能够根据多个压力传感器91a的检测结果，求出锥形轴承内环6的内侧面61的流动方向上的压力分布。

图20是用于说明基于图19所示的剥离检测装置的蒸汽的剥离的检测方法的坐标图，是表示距锥形轴承内环的流动方向上的上游端的长度与检测的压力之间的关系的坐标图。在蒸汽未从锥形轴承内环6的内侧面61剥离的情况下，如图20中的虚线所示，随着距锥形轴承内环6的上游端的长度增大而由压力传感器91a检测出的压力增大。另外，在蒸汽从锥形轴承内环6的内侧面61产生了剥离的情况下，如图20中的实线所示，即使距锥形轴承内环6的上游端的长度增大，由压力传感器91a检测出的压力也不增大(压力不恢复)。

根据上述结构，能够通过剥离检测装置91检测出在排气流路21中流动的蒸汽的剥离。因此，能够通过避免剥离检测装置91检测出剥离，例如对构成蒸汽轮机系统1的蒸汽轮机10和锅炉17等进行控制，来减少排气室2内的流体损失，能够提高蒸汽轮机10的效率。

如上所述，在几个实施方式中，上述剥离检测装置91包含设于锥形轴承内环6的内侧面61的压力传感器91a。

根据上述结构，能够通过压力传感器91a检测出锥形轴承内环6的内侧面61所面对的蒸汽的压力。在此，蒸汽从锥形轴承内环6的内侧面61产生了剥离的情况下的压力分布与未产生剥离的情况下的压力分布不同。由此，能够通过压力传感器91a检测出在排气流路21中流动的蒸汽从锥形轴承内环6的内侧面剥离。

图21是用于说明本发明的另一实施方式的剥离检测装置的图，是蒸汽轮机的排气室的沿着轴向的局部放大剖视图。如图21所示，在几个实施方式中，上述剥离检测装置91包含设于锥形轴承内环6的外侧面62的振动检测装置91b。

图22是用于说明基于图21所示的剥离检测装置的蒸汽的剥离的检测方法的坐标图，是表示蒸汽产生了剥离的状态下的振动次数和蒸汽未剥离的状态下的振动次数的坐标图。在蒸汽未从锥形轴承内环6的内侧面61剥离的情况下，如图22中的虚线所示，由振动检测装置91b检测出的振动次数小于基准振动次数v。另外，在蒸汽从锥形轴承内环6的内侧面61产生了剥离的情况下，如图22中的实线所示，由振动检测装置91b检测出的振动次数大于基准振动次数v。

根据上述结构，能够通过振动检测装置91b检测出锥形轴承内环6的振动。在此，在蒸汽从锥形轴承内环6的内侧面61产生了剥离的情况下，与未剥离的情况相比，锥形轴承内环6的内侧面61所面对的蒸汽的流动紊乱，因此锥形轴承内环6较大地振动。由此，能够通过振动检测装置91b检测出在排气流路21中流动的蒸汽从锥形轴承内环6的内侧面61剥离。另外，振动检测装置91b与设于锥形轴承内环6的内侧面61的压力传感器91a不同，能够设于锥形轴承内环6的外侧面62，因此容易进行设置。

图23是用于说明本发明的一实施方式的剥离检测装置及剥离抑制装置的图，是概略性地表示蒸汽轮机设备的另一结构的概略结构图。

图24是表示本发明的一实施方式的控制装置的结构的一例的结构图。在几个实施方式中，如图23所示，上述剥离检测装置91包含对上述发电机18的输出进行检测的输出检测装置91c。如图23所示，输出检测装置91c包含分别设于发电机18的电压计911及电流计912，根据由电压计911计测出的电压和由电流计912计测出的电流来算出电压与电流之积即功率(输出)。

如图23所示，上述蒸汽轮机系统1还具备控制装置9。电压计911及电流计912与控制装置9电连接，向控制装置9发送计测结果。如图24所示，控制装置9由包含输入输出装置93(输入输出接口)、存储装置94(rom、ram)、显示装置95(显示器)及运算装置96的微型计算机构成，但是关于一般的结构及控制适当省略。输入输出装置93、存储装置94、显示装置95及运算装置96分别与总线90电连接，能够进行装置间的信号或图像数据等的收发。

并且，控制装置9的输入输出装置93被输入来自构成蒸汽轮机系统1的各结构要素(例如蒸汽轮机10)或剥离检测装置91、剥离抑制装置92等的各种信息，并将基于运算结果等的各种信息向上述各结构要素输出。另外，输入输出装置93包含键盘或鼠标等。存储装置94构成为能够存储被输入的各种信息、为了实施控制所需的各种程序或运算结果等。另外，在存储装置94中存储在上述计测步骤s102中计测出的基于剥离检测装置91的检测结果即检测数据941。运算装置96基于上述各种信息来进行运算处理。显示装置95显示输入的各种信息或基于上述运算装置96的运算结果等信息。基于上述输出检测装置91c的功率的算出也可以由运算装置96进行。

根据上述结构，能够通过输出检测装置91c检测发出电机18的输出。在此，在蒸汽从导流器5或锥形轴承内环6产生了剥离的情况下，与未剥离的情况相比，蒸汽轮机10的效率下降，蒸汽轮机10的输出及发电机18的输出下降。由此，能够通过输出检测装置91c检测出在排气流路21中流动的蒸汽的剥离。另外，输出检测装置91c通常设于发电机18等，不需要新设置用于检测蒸汽的剥离的装置，因此能够防止系统结构的复杂化。

图25是用于说明本发明的一实施方式的剥离检测装置的图，是概略性地表示蒸汽轮机设备的另一结构的概略结构图。在几个实施方式中，上述剥离检测装置91包含根据设于上述蒸汽轮机系统1的测定器91d的测定结果来算出蒸汽轮机10的效率的算出装置91e。

测定器91d通常设置于蒸汽轮机10，如图25所示，包含：第一压力计913，对蒸汽轮机10的蒸汽入口15处的蒸汽的压力进行计测；第一温度计914，对蒸汽轮机10的蒸汽入口15处的蒸汽的温度进行计测；第一流量计915，对上述蒸汽入口15处的蒸汽的流量进行计测；第二压力计916，对上述排气室出口23或凝汽器入口161处的蒸汽的压力进行计测；第二温度计917，对上述排气室出口23或凝汽器入口161处的蒸汽的温度进行计测；及第二流量计918，对上述排气室出口23或凝汽器入口161处的蒸汽的流量进行计测。测定器91d与控制装置9电连接，并向控制装置9发送计测结果。

另外，算出装置91e根据第一压力计913及第二压力计的检测结果而算出压力差，根据第一温度计914及第二温度计917的检测结果而算出温度差，根据第一流量计915及第二流量计918的检测结果而算出流量差，将压力差、温度差及流量差相乘来算出蒸汽轮机的作功量，根据该作功量来算出蒸汽轮机的效率。如图24所示，算出装置91e也可以是运算装置96。

根据上述结构，能够通过算出装置91e根据设于蒸汽轮机系统1的测定器91d的测定结果来算出蒸汽轮机10的效率。如上所述，在蒸汽从导流器5或锥形轴承内环6产生了剥离的情况下，与未剥离的情况相比，蒸汽轮机10的效率下降，蒸汽轮机10的输出及发电机的输出下降。由此，能够通过算出装置91e检测出在排气流路21中流动的蒸汽的剥离。另外，测定器91d利用通常设于蒸汽轮机10等的结构，由此不需要新设置用于检测蒸汽的剥离的装置，因此能够防止系统结构的复杂化。

在几个实施方式中，上述蒸汽轮机系统1还具备：上述存储装置94，存储通过执行数值流体解析而得到的表示在排气流路21中流动的蒸汽的剥离状态及非剥离状态的判定基准数据942；及剥离判定装置961，基于剥离检测装置91的1检测结果(检测数据941)及判定基准数据942，来判定在排气流路21中流动的蒸汽的剥离。

图26是表示本发明的一实施方式的蒸汽轮机系统的控制的另一例的流程图。如图26所示，在上述排气流路21中流动的蒸汽的剥离抑制方法100还具备在上述计测步骤s102之后且在上述判定步骤s103之前进行的判定基准数据参照步骤s201。在判定基准数据参照步骤s201中，参照存储于存储装置94的判定基准数据942。

判定基准数据942是通过执行数值流体解析而得到的蒸汽轮机10的各运转条件下的、表示在排气流路21中流动的蒸汽的剥离状态及非剥离状态的数据，是成为蒸汽是剥离状态还是非剥离状态的判断基准的数据。更具体而言，判定基准数据942包含锥形轴承内环6所面对的蒸汽的剥离状态下的压力分布和非剥离状态下的压力分布。另外，判定基准数据942包含锥形轴承内环6所面对的蒸汽的剥离状态下的振动次数和非剥离状态下的振动次数、用于判断剥离状态的基准振动次数。另外，判定基准数据942包含蒸汽轮机10的各运转条件下的蒸汽轮机10的效率或作功量、蒸汽轮机10的各运转条件下的发电机18的输出等。

在判定步骤s103中，对通过执行数值流体解析而得到的判定基准数据942与计测步骤s102中的计测结果(检测数据941)进行比较，由此判定在排气流路21中流动的蒸汽是否剥离。

如图24所示，剥离判定装置961包含在控制装置9的运算装置96中。剥离判定装置961进行上述判定基准数据参照步骤s201或上述判定步骤s103。另外，在其他几个实施方式中，剥离判定装置961也可以不参照判定基准数据942地进行上述判定步骤s103。

根据上述结构，使用通过执行存储于存储装置94的数值流体解析而得到的判定基准数据942，由此能够更明确地检测储蒸汽的剥离。因此，即使在压力传感器91a等剥离检测装置91中的几个剥离检测装置91发生了故障的情况下也能够检测出蒸汽的剥离。另外，能够在维持蒸汽的剥离的检测精度的同时减少压力传感器91a等剥离检测装置91的个数。

在几个实施方式中，上述的蒸汽轮机系统1还具备用于抑制在排气流路21中流动的蒸汽的剥离的剥离抑制装置92。并且，剥离抑制装置92包含基于剥离检测装置91的检测结果而对蒸汽轮机10的主蒸汽阀101的开闭动作进行控制或者对向锅炉17投入的燃料的投入量进行调整的控制装置9。

如图24所示，控制装置9还包含：对蒸汽轮机10的主蒸汽阀101的开闭动作进行控制的主蒸汽阀开闭控制装置97；及对向锅炉17投入的燃料的投入量进行调整的燃料投入量调整装置98。

如图23所示，主蒸汽阀101与控制装置9电连接。而且，主蒸汽阀101设于蒸汽导入线171的靠近下游侧处，构成为能够通过主蒸汽阀开闭控制装置97的控制，来调整从锅炉17经由蒸汽导入线171而向蒸汽轮机10流动的蒸汽(主蒸汽)的流量。

如图23所示，向锅炉17投入的燃料存储于设于锅炉17的上游侧的燃料存储装置172中。锅炉17与燃料存储装置172通过燃料供给管线173而连接。在燃料供给管线173的中途设有燃料供给量调整阀174。燃料供给量调整阀174与控制装置9电连接。燃料供给量调整阀174构成为能够通过燃料投入量调整装置98的控制，来调整从燃料存储装置172经由燃料供给管线173而向锅炉17投入的燃料的量。

根据上述结构，在检测出了在排气流路21中流动的蒸汽的剥离的情况下，控制装置9比通常运转时打开蒸汽轮机10的主蒸汽阀101(增大开度)或者增加向锅炉投入的燃料的投入量，从而能够暂时增加蒸汽轮机10的主蒸汽流量。当蒸汽轮机10的主蒸汽流量增加时，大流量的蒸汽在排气流路中流动，因此在锥形轴承内环6附近流动的蒸汽附着于锥形轴承内环6的内侧面61。因此，能够抑制在排气流路21中流动的蒸汽的剥离。另外，在未检测出在排气流路21中流动的蒸汽的剥离的情况下，控制装置9能够比检测到蒸汽的剥离时关闭蒸汽轮机10的主蒸汽阀101(减小开度)或者减少向锅炉17投入的燃料的投入量，因此能够提高蒸汽轮机10的燃烧效率。另外，与主蒸汽阀101的开闭动作相比，对向锅炉17投入的燃料的投入量进行调整，能够使蒸汽轮机10的主蒸汽流量长时间大幅地增加。

另外，蒸汽的剥离受到之前的运转状况的影响。例如，具有如下的特性：在小流量或低真空的运转条件下发生了蒸汽的剥离之后成为常规运转时，蒸汽维持剥离的状态，但是在大流量或高真空的运转条件下蒸汽附着于锥形轴承内环6的内侧面61之后成为常规运转时，蒸汽能够维持不剥离的状态。利用该特性，控制装置9能够关闭蒸汽轮机10的主蒸汽阀101(减小开度)或者减少向锅炉17投入的燃料的投入量，因此能够进一步提高蒸汽轮机10的燃烧效率。

在几个实施方式中，上述蒸汽轮机系统1还具备用于抑制在排气流路21中流动的蒸汽的剥离的剥离抑制装置92。并且，剥离抑制装置92包含控制对旁通流路7进行开闭的开闭阀86的开闭动作的控制装置9。

如图24所示，控制装置9还包含控制开闭阀86的开闭动作的开闭阀开闭控制装置99。另外，如图23所示，开闭阀86与控制装置9电连接。开闭阀86能够通过开闭阀开闭控制装置99的控制来调整在旁通流路7中流动的蒸汽的流量。

根据上述结构，在检测出在排气流路21中流动的蒸汽的剥离的情况下，控制装置9打开对旁通流路7进行开闭的开闭阀86(增大开度)，由此能够使锥形轴承内环6的内侧面61所面对的蒸汽的一部分通过旁通流路7而流动，能够抑制蒸汽从锥形轴承内环6的内侧面61的剥离。例外，在未检测出在排气流路21中流动的蒸汽的剥离的情况下，控制装置9关闭开闭阀86(减小开度)，由此能够抑制蒸汽的一部分在旁通流路7中通过引起的压力下降或流体损失。

本发明不限定于上述实施方式，也包含对上述实施方式施加了变形的方式或将这些方式适当组合的方式。

附图标记说明

1蒸汽轮机系统

10蒸汽轮机

11转子

12轴承

13动叶

13a最终级动叶

14静叶

15蒸汽入口

16凝汽器

161凝汽器入口

162主体

17锅炉

171蒸汽导入线

172燃料存储装置

173燃料供给管线

174燃料供给量调整阀

18发电机

19供水泵

191凝汽线

2排气室

2a比较例的排气室

21排气流路

22排气室入口

23排气室出口

24扩散流路

3外部壳体

31外周壁部

32第一壁部

33第三壁部

4内部壳体

41内周壁部

42第二壁部

43端部

5导流器

6锥形轴承内环

61内侧面

62外侧面

63端部

7旁通流路

71高压侧开口

72低压侧开口

81密封部件

82轴端密封部

83第二内部空间

84a～84f配管

85第三内部空间

86开闭阀

9控制装置

90总线

91剥离检测装置

91a压力传感器

91b振动检测装置

91c输出检测装置

91d测定器

91e算出装置

92剥离抑制装置

93输入输出装置

94存储装置

941检测数据

942判定基准数据

95显示装置

96运算装置

961剥离判定装置

97主蒸汽阀开闭控制装置

98燃料投入量调整装置

99开闭阀开闭控制装置

100在排气室内流动的蒸汽的剥离抑制方法

101主蒸汽阀

fd顺流流动

fs蒸汽流

la轴心

lc中心轴

lh水平线

rc逆流