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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024029924
(43)【公開日】2024-03-07
(54)【発明の名称】孔食発生評価装置、および、孔食発生評価方法
(51)【国際特許分類】
F01D 25/00 20060101AFI20240229BHJP
F01D 5/28 20060101ALI20240229BHJP
F01D 21/10 20060101ALI20240229BHJP
F01K 13/00 20060101ALI20240229BHJP
【ＦＩ】
F01D25/00 W
F01D5/28
F01D25/00 V
F01D21/10
F01K13/00 D
F01D25/00 Q
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022132393
(22)【出願日】2022-08-23
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）２０２０年度～２０２２年度、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構、「カーボンリサイクル・次世代火力発電等技術開発／次世代火力発電基盤技術開発／石炭火力の負荷変動対応技術開発／タービン発電設備次世代保守技術開発」委託事業、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願
(71)【出願人】
【識別番号】317015294
【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001092
【氏名又は名称】弁理士法人サクラ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】塚田 侑香
(72)【発明者】
【氏名】齊藤 和宏
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 悠介
(72)【発明者】
【氏名】二宮 義和
(72)【発明者】
【氏名】田中 修
(72)【発明者】
【氏名】河合 泰輝
(72)【発明者】
【氏名】寺田 慎一
(72)【発明者】
【氏名】佐々木 誠
【テーマコード（参考）】
3G071
3G202
【Ｆターム（参考）】
3G071AB01
3G071FA01
3G071FA05
3G071FA06
3G071FA10
3G071GA06
3G202BB04
(57)【要約】
【課題】孔食の発生の予測を低コストかつ効果的に実行可能な孔食発生評価装置等を提供する。
【解決手段】実施形態の孔食発生評価装置において、孔食発生評価部は、乾湿交番時間データ、堆積物不純物濃度データ、および、蒸気タービンが運転を実際に行ったときに複数のタービン段落のそれぞれにおいて発生した孔食に関する孔食発生データに基づいて、乾湿交番時間と堆積物不純物濃度と孔食の発生との関係を示す孔食発生評価テーブルを作成して保持する。また、孔食発生評価部は、孔食発生評価テーブルを用いて、蒸気タービンについて計画する運転において、複数のタービン段落のそれぞれで発生する孔食を評価するように構成されている。
【選択図】図４
【解決手段】実施形態の孔食発生評価装置において、孔食発生評価部は、乾湿交番時間データ、堆積物不純物濃度データ、および、蒸気タービンが運転を実際に行ったときに複数のタービン段落のそれぞれにおいて発生した孔食に関する孔食発生データに基づいて、乾湿交番時間と堆積物不純物濃度と孔食の発生との関係を示す孔食発生評価テーブルを作成して保持する。また、孔食発生評価部は、孔食発生評価テーブルを用いて、蒸気タービンについて計画する運転において、複数のタービン段落のそれぞれで発生する孔食を評価するように構成されている。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
タービンロータの回転中心軸に沿った軸方向に複数のタービン段落が配列され、蒸気源から供給された蒸気が、前記複数のタービン段落のそれぞれにおいて、順次、膨張して仕事を行うことによって、前記タービンロータが回転するように構成されている蒸気タービンと、前記タービンロータの回転によって発電を行うことによって電力を出力するように構成されている発電機とを含む蒸気タービン発電システムにおいて、前記複数のタービン段落のそれぞれに発生する孔食について評価する孔食発生評価装置であって、
前記蒸気タービンが実際に運転を行ったときに前記発電機が電力を出力した発電出力量について、前記蒸気タービンが定格運転を行うときに前記発電機が発電する定格発電出力量に対する割合を算出し、タービン運転データとして出力する、タービン運転状態評価部と、
前記タービン運転状態評価部が出力した前記タービン運転データに基づいて、前記蒸気タービンが前記運転を実際に行ったときに前記複数のタービン段落のそれぞれにおいて乾湿交番域が発生した乾湿交番時間を算出し、乾湿交番時間データとして出力する、乾湿交番時間算出部と、
前記蒸気タービンが前記運転を実際に行ったときに前記蒸気タービンに供給した蒸気の温度に関する蒸気温度データ、前記蒸気タービンが前記運転を実際に行ったときに前記蒸気タービンに供給した蒸気の蒸気流量に関する蒸気流量データ、前記蒸気タービンが前記運転を実際に行ったときに前記蒸気タービンに供給した蒸気の不純物濃度である作動媒体不純物濃度に関する作動媒体不純物濃度データ、および、前記乾湿交番時間算出部が出力した前記乾湿交番時間データに基づいて、前記蒸気タービンが前記運転を実際に行ったときに前記複数のタービン段落のそれぞれに堆積する堆積物の不純物濃度である堆積物不純物濃度を算出し、堆積物不純物濃度データとして出力する、堆積物不純物濃度算出部と、
前記乾湿交番時間算出部が出力した前記乾湿交番時間データ、前記堆積物不純物濃度算出部が出力した前記堆積物不純物濃度データ、および、前記蒸気タービンが前記運転を実際に行ったときに前記複数のタービン段落のそれぞれにおいて発生した孔食に関する孔食発生データに基づいて、前記乾湿交番時間と前記堆積物不純物濃度と前記孔食の発生との関係を示す孔食発生評価テーブルを作成して保持する、孔食発生評価部と
を有し、
前記孔食発生評価部は、前記孔食発生評価テーブルを用いて、前記蒸気タービンについて計画する運転において、前記複数のタービン段落のそれぞれで発生する孔食を評価するように構成されている、
孔食発生評価装置。
前記蒸気タービンが実際に運転を行ったときに前記発電機が電力を出力した発電出力量について、前記蒸気タービンが定格運転を行うときに前記発電機が発電する定格発電出力量に対する割合を算出し、タービン運転データとして出力する、タービン運転状態評価部と、
前記タービン運転状態評価部が出力した前記タービン運転データに基づいて、前記蒸気タービンが前記運転を実際に行ったときに前記複数のタービン段落のそれぞれにおいて乾湿交番域が発生した乾湿交番時間を算出し、乾湿交番時間データとして出力する、乾湿交番時間算出部と、
前記蒸気タービンが前記運転を実際に行ったときに前記蒸気タービンに供給した蒸気の温度に関する蒸気温度データ、前記蒸気タービンが前記運転を実際に行ったときに前記蒸気タービンに供給した蒸気の蒸気流量に関する蒸気流量データ、前記蒸気タービンが前記運転を実際に行ったときに前記蒸気タービンに供給した蒸気の不純物濃度である作動媒体不純物濃度に関する作動媒体不純物濃度データ、および、前記乾湿交番時間算出部が出力した前記乾湿交番時間データに基づいて、前記蒸気タービンが前記運転を実際に行ったときに前記複数のタービン段落のそれぞれに堆積する堆積物の不純物濃度である堆積物不純物濃度を算出し、堆積物不純物濃度データとして出力する、堆積物不純物濃度算出部と、
前記乾湿交番時間算出部が出力した前記乾湿交番時間データ、前記堆積物不純物濃度算出部が出力した前記堆積物不純物濃度データ、および、前記蒸気タービンが前記運転を実際に行ったときに前記複数のタービン段落のそれぞれにおいて発生した孔食に関する孔食発生データに基づいて、前記乾湿交番時間と前記堆積物不純物濃度と前記孔食の発生との関係を示す孔食発生評価テーブルを作成して保持する、孔食発生評価部と
を有し、
前記孔食発生評価部は、前記孔食発生評価テーブルを用いて、前記蒸気タービンについて計画する運転において、前記複数のタービン段落のそれぞれで発生する孔食を評価するように構成されている、
孔食発生評価装置。
【請求項2】
前記乾湿交番時間算出部は、前記タービン運転データにおいて値の変化量が予め定めた閾値を越えた時点を前記乾湿交番時間の始点とし、前記タービン運転データにおいて値の増加量が予め定めた閾値を越えた時点を前記乾湿交番時間の終点とすることによって、前記乾湿交番時間の算出を行う、
請求項１に記載の孔食発生評価装置。
請求項１に記載の孔食発生評価装置。
【請求項3】
前記蒸気タービンが前記運転を実際に行ったときに前記蒸気源に供給した給水の水質に関する水質データ、および、前記蒸気温度データに基づいて、作動媒体不純物濃度を算出し、前記作動媒体不純物濃度データとして前記堆積物不純物濃度算出部へ出力する、作動媒体不純物濃度算出部
を有し、
前記水質データは、酸電気伝導度のデータとｐＨのデータとを含む、
請求項１に記載の孔食発生評価装置。
を有し、
前記水質データは、酸電気伝導度のデータとｐＨのデータとを含む、
請求項１に記載の孔食発生評価装置。
【請求項4】
給水を加熱することによって蒸気を生成する蒸気源と、タービンロータの回転中心軸に沿った軸方向に複数のタービン段落が配列され、前記蒸気源から供給された蒸気が、前記複数のタービン段落のそれぞれにおいて、順次、膨張して仕事を行うことによって、前記タービンロータが回転するように構成されている蒸気タービンと、前記タービンロータの回転によって発電を行うことによって電力を出力するように構成されている発電機とを含む蒸気タービン発電システムにおいて、前記複数のタービン段落のそれぞれに発生する孔食について評価する孔食発生評価方法であって、
前記蒸気タービンが実際に運転を行ったときに前記発電機が電力を出力した発電出力量について、前記蒸気タービンが定格運転を行うときに前記発電機が発電する定格発電出力量に対する割合を算出し、タービン運転データとして出力する、タービン運転状態評価ステップと、
前記タービン運転状態評価ステップで出力した前記タービン運転データに基づいて、前記蒸気タービンが前記運転を実際に行ったときに前記複数のタービン段落のそれぞれにおいて乾湿交番域が発生した乾湿交番時間を算出し、乾湿交番時間データとして出力する、乾湿交番時間算出ステップと、
前記蒸気タービンが前記運転を実際に行ったときに前記蒸気タービンに供給した蒸気の温度に関する蒸気温度データ、前記蒸気タービンが前記運転を実際に行ったときに前記蒸気タービンに供給した蒸気の蒸気流量に関する蒸気流量データ、前記蒸気タービンが前記運転を実際に行ったときに前記蒸気タービンに供給した蒸気の不純物濃度である作動媒体不純物濃度に関する作動媒体不純物濃度データ、および、前記乾湿交番時間算出ステップで出力した前記乾湿交番時間データに基づいて、前記蒸気タービンが前記運転を実際に行ったときに前記複数のタービン段落のそれぞれに堆積する堆積物の堆積物不純物濃度を算出し、堆積物不純物濃度データとして出力する、堆積物不純物濃度算出ステップと、
前記乾湿交番時間算出ステップで出力した前記乾湿交番時間データ、前記堆積物不純物濃度算出ステップで出力した前記堆積物不純物濃度データ、および、前記蒸気タービンが前記運転を実際に行ったときに前記複数のタービン段落のそれぞれにおいて発生した孔食に関する孔食発生データに基づいて、前記乾湿交番時間と前記堆積物不純物濃度と前記孔食の発生との関係を示す孔食発生評価テーブルを作成して保持する、孔食発生評価ステップと
を有し、
前記孔食発生評価ステップでは、前記孔食発生評価テーブルを用いて、前記蒸気タービンについて計画する運転において、前記複数のタービン段落のそれぞれで発生する孔食を評価するように構成されている、
孔食発生評価方法。
前記蒸気タービンが実際に運転を行ったときに前記発電機が電力を出力した発電出力量について、前記蒸気タービンが定格運転を行うときに前記発電機が発電する定格発電出力量に対する割合を算出し、タービン運転データとして出力する、タービン運転状態評価ステップと、
前記タービン運転状態評価ステップで出力した前記タービン運転データに基づいて、前記蒸気タービンが前記運転を実際に行ったときに前記複数のタービン段落のそれぞれにおいて乾湿交番域が発生した乾湿交番時間を算出し、乾湿交番時間データとして出力する、乾湿交番時間算出ステップと、
前記蒸気タービンが前記運転を実際に行ったときに前記蒸気タービンに供給した蒸気の温度に関する蒸気温度データ、前記蒸気タービンが前記運転を実際に行ったときに前記蒸気タービンに供給した蒸気の蒸気流量に関する蒸気流量データ、前記蒸気タービンが前記運転を実際に行ったときに前記蒸気タービンに供給した蒸気の不純物濃度である作動媒体不純物濃度に関する作動媒体不純物濃度データ、および、前記乾湿交番時間算出ステップで出力した前記乾湿交番時間データに基づいて、前記蒸気タービンが前記運転を実際に行ったときに前記複数のタービン段落のそれぞれに堆積する堆積物の堆積物不純物濃度を算出し、堆積物不純物濃度データとして出力する、堆積物不純物濃度算出ステップと、
前記乾湿交番時間算出ステップで出力した前記乾湿交番時間データ、前記堆積物不純物濃度算出ステップで出力した前記堆積物不純物濃度データ、および、前記蒸気タービンが前記運転を実際に行ったときに前記複数のタービン段落のそれぞれにおいて発生した孔食に関する孔食発生データに基づいて、前記乾湿交番時間と前記堆積物不純物濃度と前記孔食の発生との関係を示す孔食発生評価テーブルを作成して保持する、孔食発生評価ステップと
を有し、
前記孔食発生評価ステップでは、前記孔食発生評価テーブルを用いて、前記蒸気タービンについて計画する運転において、前記複数のタービン段落のそれぞれで発生する孔食を評価するように構成されている、
孔食発生評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、孔食発生評価装置、および、孔食発生評価方法に関する。
【背景技術】
【0002】
蒸気タービン発電システムは、蒸気タービンが蒸気の熱エネルギーを運動エネルギーに変換し、その変換された運動エネルギーを発電機が電力に変換するように構成されている。
【0003】
蒸気タービンにおいて、作動媒体として供給された蒸気は、高圧部から低圧部へ流れるに伴って、温度の低下および圧力の低下が生じるため、蒸気の湿り度が高くなる。このため、蒸気タービンにおいては、乾き蒸気（飽和液相水が共存していない水蒸気）から湿り蒸気（飽和液相水が共存している水蒸気）へ遷移する乾湿交番域が存在する。乾湿交番域は、例えば、蒸気タービンが高圧タービンと中圧タービンと低圧タービンとで構成され、複数段のタービン段落がタービンロータの軸方向に配列する軸流タービンである場合、低圧タービンにおいて後段側に位置するタービン段落で発生する場合がある。この他に、乾湿交番域は、例えば、地熱発電所を構成する中圧タービンにおいて発生する場合がある。
【0004】
乾湿交番域では、蒸気に含有する不純物の濃縮が生ずる。不純物の濃縮は、動翼の植込部と、動翼の植込部が植え込まれるタービンロータとの間に介在する隙間で、特に、発生する。不純物は、Ｎａ、Ｃｌ、ＳＯ４等であり、動翼の植込部等のタービン構成部材の表面には、不純物の濃縮によって、タービン構成部材を腐食させる堆積物が堆積する。その結果、タービン構成部材の腐食の進行によって、タービン構成部材に孔食が発生し、応力腐食割れ（ＳＣＣ；Ｓｔｒｅｓｓ Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ Ｃｒａｃｋｉｎｇ）や腐食疲労損傷へ発展する場合がある。
【0005】
ピークロード発電方式を採用する場合には、電力の需要に合わせて発電出力を調整するために、定格運転とは異なる蒸気流量で蒸気タービンに蒸気を供給する場合があるので、乾湿交番域は、定格運転の場合とは異なる位置に発生する場合がある。
【0006】
タービン構成部材の腐食を防止する防食技術として、さまざまな方法が知られている。例えば、ＡＶＴ（Ａｌｌ Ｖｏｌａｔｉｌｅ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）やＣＷＴ（Ｃｏｍｂｉｎｅｄ Ｗａｔｅｒ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）等のように、系統水に溶存する溶存酸素量や、系統水のｐＨを管理することが提案されている。また、蒸気タービンの内部における腐食環境を監視する技術や、蒸気タービンの内部に還元剤を注入することによって腐食環境を制御する技術等が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特許３７１８３７７号
【特許文献2】特開平０７－５４６０７号公報
【特許文献3】特開２００２－０７３１５５号公報
【特許文献4】特開２００４－３０８５２２号公報
【特許文献5】特開２０１１－２０２８６４号公報
【特許文献6】特許第５４８７１１２号
【特許文献7】特開平０９－２８７４０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかし、従来においては、孔食の発生の予測を低コストかつ効果的に実行することが容易ではない。このため、応力腐食割れや腐食疲労損傷の発生を十分に抑制することが困難な場合がある。
【0009】
したがって、本発明が解決しようとする課題は、孔食の発生の予測を低コストかつ効果的に実行可能な、孔食発生評価装置、および、孔食発生評価方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
実施形態の孔食発生評価装置は、蒸気タービン発電システムにおいて、複数のタービン段落のそれぞれに発生する孔食について評価するように構成されている。ここでは、蒸気タービン発電システムは、蒸気タービンと発電機とを含む。蒸気タービンは、タービンロータの回転中心軸に沿った軸方向に複数のタービン段落が配列され、蒸気源から供給された蒸気が、複数のタービン段落のそれぞれにおいて、順次、膨張して仕事を行うことによって、タービンロータが回転するように構成されている。発電機は、タービンロータの回転によって発電を行うことによって電力を出力するように構成されている。実施形態の孔食発生評価装置は、タービン運転状態評価部と乾湿交番時間算出部と堆積物不純物濃度算出部と孔食発生評価部とを備える。タービン運転状態評価部は、蒸気タービンが実際に運転を行ったときに発電機が電力を出力した発電出力量について、蒸気タービンが定格運転を行うときに発電機が発電する定格発電出力量に対する割合を算出し、タービン運転データとして出力する。乾湿交番時間算出部は、タービン運転状態評価部が出力したタービン運転データに基づいて、蒸気タービンが運転を実際に行ったときに複数のタービン段落のそれぞれにおいて乾湿交番域が発生した乾湿交番時間を算出し、乾湿交番時間データとして出力する。堆積物不純物濃度算出部は、蒸気タービンが前記運転を実際に行ったときに蒸気タービンに供給した蒸気の温度に関する蒸気温度データ、蒸気タービンが運転を実際に行ったときに蒸気タービンに供給した蒸気の蒸気流量に関する蒸気流量データ、蒸気タービンが運転を実際に行ったときに蒸気タービンに供給した蒸気の不純物濃度である作動媒体不純物濃度に関する作動媒体不純物濃度データ、および、乾湿交番時間算出部が出力した乾湿交番時間データに基づいて、蒸気タービンが運転を実際に行ったときに複数のタービン段落のそれぞれに堆積する堆積物の不純物濃度である堆積物不純物濃度を算出し、堆積物不純物濃度データとして出力する。孔食発生評価部は、乾湿交番時間算出部が出力した乾湿交番時間データ、堆積物不純物濃度算出部が出力した堆積物不純物濃度データ、および、蒸気タービンが運転を実際に行ったときに複数のタービン段落のそれぞれにおいて発生した孔食に関する孔食発生データに基づいて、乾湿交番時間と堆積物不純物濃度と孔食の発生との関係を示す孔食発生評価テーブルを作成して保持する。また、孔食発生評価部は、孔食発生評価テーブルを用いて、蒸気タービンについて計画する運転において、複数のタービン段落のそれぞれで発生する孔食を評価するように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【発明を実施するための形態】
【0012】
［Ａ］蒸気タービン発電システム１の構成
図１は、実施形態に係る蒸気タービン発電システム１の一例を模式的に示す図である。
図１は、実施形態に係る蒸気タービン発電システム１の一例を模式的に示す図である。
【0013】
蒸気タービン発電システム１は、図１に示すように、蒸気源２（ボイラ）、蒸気タービン３、発電機４、復水器５、および、給水ポンプ６を備える。本実施形態では、蒸気タービン３は、高圧タービン３ａ、中圧タービン３ｂ、および、低圧タービン３ｃを含み、蒸気源２で生成された蒸気が作動媒体として供給されることにより駆動する。
【0014】
本実施形態の蒸気タービン発電システム１では、蒸気源２で生成された蒸気（主蒸気）は、主蒸気止め弁Ｖ１１と蒸気加減弁Ｖ１２とが設置された主蒸気管Ｐ１を経由して、高圧タービン３ａに作動流体として導入され、高圧タービン３ａにおいて仕事を行う。そして、高圧タービン３ａから排出された蒸気は、低温再熱蒸気管Ｐ２を経由して、蒸気源２に供給され、再熱される。
【0015】
蒸気源２で再熱された蒸気（再熱蒸気）は、再熱蒸気止め弁Ｖ２１とインターセプト弁Ｖ２２が設置された高温再熱蒸気管Ｐ３を経由して、中圧タービン３ｂに作動流体として導入され、中圧タービン３ｂにおいて仕事を行う。そして、中圧タービン３ｂから排出された蒸気は、クロスオーバ管Ｐ４を経由して、低圧タービン３ｃに作動流体として導入され、低圧タービン３ｃにおいて仕事を行う。そして、低圧タービン３ｃから排出された蒸気は、復水器５で凝縮される。
【0016】
復水器５で凝縮された水（復水）は、給水ポンプ６において昇圧される。給水ポンプ６で昇圧された水（給水）は、蒸気源２に戻される。
【0017】
蒸気タービン発電システム１において、蒸気タービン３は、高圧タービン３ａと中圧タービン３ｂと低圧タービン３ｃとの間においてタービンロータが連結されており、蒸気の仕事によってタービンロータが回転する。そして、蒸気タービン３を構成するタービンロータの回転によって発電機４が駆動し、発電が行われる。
【0018】
［Ｂ］低圧タービン３ｃの構成
図２は、実施形態に係る蒸気タービン発電システム１において、低圧タービン３ｃの一例を模式的に示す図である。図２は、縦断面（ｘｚ面）を示しており、縦方向が鉛直方向ｚであり、横方向が第１水平方向ｘであり、紙面に垂直な方向が第２水平方向ｙである。
図２は、実施形態に係る蒸気タービン発電システム１において、低圧タービン３ｃの一例を模式的に示す図である。図２は、縦断面（ｘｚ面）を示しており、縦方向が鉛直方向ｚであり、横方向が第１水平方向ｘであり、紙面に垂直な方向が第２水平方向ｙである。
【0019】
図２に示すように、低圧タービン３ｃは、複流式であって、下方に蒸気を排出する下方排気方式の場合を例示する。
【0020】
本実施形態において、低圧タービン３ｃは、外部車室１０と内部車室２０とタービンロータ３０とを有し、外部車室１０が内部車室２０を内部に収容し、タービンロータ３０が内部車室２０および外部車室１０を貫通するように構成されている。タービンロータ３０は、回転中心軸ＡＸが第１水平方向ｘに沿っており、ロータ軸受３０１によって回転可能に支持されている。
【0021】
低圧タービン３ｃは、多段式の軸流タービンであって、静翼４０と動翼５０とを含む複数のタービン段落６０が、内部車室２０の内部において回転中心軸ＡＸに沿った軸方向に設けられている。
【0022】
静翼４０は、複数であって、複数の静翼４０がダイアフラム内輪４１とダイアフラム外輪４３との間においてタービンロータ３０の回転方向に配列されることでノズルダイアフラム４５を構成している。
【0023】
動翼５０は、複数であって、複数の動翼５０がタービンロータ３０の回転方向に沿って配列されている。
【0024】
低圧タービン３ｃは、内部車室２０に蒸気供給管７０が連結されており、蒸気が蒸気供給管７０に作動流体として供給される。蒸気供給管７０に供給された蒸気は、内部車室２０の内部において、複数のタービン段落６０を順次流れる。つまり、作動流体は、初段のタービン段落６０から最終段のタービン段落６０へ向かって流れ、それぞれのタービン段落６０において膨張して仕事を行う。これにより、タービンロータ３０が回転中心軸ＡＸを回転軸として回転し、タービンロータ３０に連結された発電機（図２では図示省略。図１では発電機４に相当）が発電を行う。
【0025】
低圧タービン３ｃにおいて、最終段のタービン段落６０を通過した蒸気は、コーン部１２を経由して、外部車室１０の下端部に設けられている下方排気口１１から排出される。下方排気口１１から排出された蒸気は、復水器（図２では図示省略。図１では復水器５に相当）において凝縮されて、復水が生成される。
【0026】
先に説明した通り、蒸気タービン３のうち低圧タービン３ｃでは、作動媒体として供給された蒸気の湿り度が高くなるため、乾き蒸気から湿り蒸気へ遷移する乾湿交番域が存在する場合がある。乾湿交番域では、蒸気に含有する不純物の濃縮が生ずる。不純物の濃縮は、特に、動翼５０の植込部と、動翼５０の植込部が植え込まれるタービンロータ３０との間に介在する隙間で発生しやすく、動翼５０の植込部等のタービン構成部材の表面には、不純物の濃縮によって、タービン構成部材を腐食させる堆積物が堆積する。その結果、タービン構成部材の腐食の進行によって、タービン構成部材に孔食が発生し、応力腐食割れや腐食疲労損傷へ発展する場合がある。
【0027】
［Ｃ］孔食発生評価装置７００の構成
図３は、実施形態に係る孔食発生評価装置７００を模式的に示すブロック図である。
図３は、実施形態に係る孔食発生評価装置７００を模式的に示すブロック図である。
【0028】
図３に示すように、孔食発生評価装置７００は、タービン運転状態評価部７１１と乾湿交番時間算出部７１２と作動媒体不純物濃度算出部７２１と堆積物不純物濃度算出部７３０と孔食発生評価部７４０とを有する。
【0029】
孔食発生評価装置７００は、蒸気源２と蒸気タービン３と発電機４とを含む蒸気タービン発電システム１（図１を参照）において、蒸気タービン３（例えば、図２に示す低圧タービン３ｃ）を構成する複数のタービン段落６０（図２を参照）のそれぞれに発生する孔食について評価するように各部が構成されている。
【0030】
孔食発生評価装置７００は、コンピュータと記憶装置とを含み、記憶装置が記憶するプログラムを用いて、演算器が、孔食発生評価装置７００を構成する各部として機能する。
【0031】
［Ｄ］孔食発生評価装置７００の動作
［Ｄ－１］孔食発生評価テーブルＤ７４０を作成する場合
孔食発生評価装置７００においては、まず、孔食の評価で用いる孔食発生評価テーブルＤ７４０（後述の図５Ｅ参照）の作成を行う。
［Ｄ－１］孔食発生評価テーブルＤ７４０を作成する場合
孔食発生評価装置７００においては、まず、孔食の評価で用いる孔食発生評価テーブルＤ７４０（後述の図５Ｅ参照）の作成を行う。
【0032】
図４は、実施形態に係る孔食発生評価装置７００において、孔食発生評価テーブルＤ７４０の作成を行うときのデータの流れを模式的に示す図である。
【0033】
孔食発生評価装置７００において、孔食発生評価テーブルＤ７４０を作成する場合における各部の動作に関して、図４を用いて説明する。
【0034】
［Ｄ－１－１］タービン運転状態評価部７１１
タービン運転状態評価部７１１は、図４に示すように、発電出力データＤ１０が入力され、発電出力データＤ１０に基づいてタービン運転データＤ７１１を出力するように構成されている。
タービン運転状態評価部７１１は、図４に示すように、発電出力データＤ１０が入力され、発電出力データＤ１０に基づいてタービン運転データＤ７１１を出力するように構成されている。
【0035】
図５Ａは、実施形態において、発電出力データＤ１０の一例を示す図である。図５Ｂは、実施形態において、タービン運転データＤ７１１の一例を示す図である。図５Ａおよび図５Ｂでは、蒸気タービン３の運転が実行された時点ｔ０から時点ｔ３までの時間を含む運転時間に関して例示している。
【0036】
発電出力データＤ１０は、図５Ａに示すように、蒸気タービン３が実際に運転を行ったときに発電機４が電力を出力した発電出力量Ｐに関するデータである。つまり、発電出力データＤ１０は、蒸気タービン３の運転時刻（Ｔｉｍｅ）と発電出力量Ｐ（ＭＷ）とを関連付けたデータである。
【0037】
タービン運転データＤ７１１は、図５Ｂに示すように、蒸気タービン３が実際に運転を行ったときに発電機４が電力を出力した発電出力量Ｐについて、蒸気タービン３が定格運転を行うときに発電機４が発電する定格発電出力量ＰＲに対する割合Ｒ（％）に関するデータである（Ｒ＝１００＊Ｐ／ＰＲ）。つまり、タービン運転データＤ７１１は、蒸気タービン３の負荷状況に関するデータであって、上記の割合Ｒ（％）と、蒸気タービン３の運転時刻（Ｔｉｍｅ）とを関連付けたデータである。
【0038】
このように、タービン運転状態評価部７１１は、蒸気タービン３が実際に運転を行ったときに発電機４が電力を出力した発電出力量Ｐ（＝発電出力データＤ１０）について、蒸気タービン３が定格運転を行うときに発電機４が発電する定格発電出力量ＰＲに対する割合Ｒを算出する。そして、タービン運転状態評価部７１１は、その算出した上記の割合Ｒに関するデータをタービン運転データＤ７１１として出力する。
【0039】
［Ｄ－１－２］乾湿交番時間算出部７１２
乾湿交番時間算出部７１２は、図４に示すように、タービン運転データＤ７１１が入力され、タービン運転データＤ７１１に基づいて、乾湿交番時間データＤ７１２を出力するように構成されている。乾湿交番時間データＤ７１２は、蒸気タービン３が運転を実際に行ったときに複数のタービン段落６０のそれぞれにおいて乾湿交番域が発生した乾湿交番時間ｔに関するデータである。
乾湿交番時間算出部７１２は、図４に示すように、タービン運転データＤ７１１が入力され、タービン運転データＤ７１１に基づいて、乾湿交番時間データＤ７１２を出力するように構成されている。乾湿交番時間データＤ７１２は、蒸気タービン３が運転を実際に行ったときに複数のタービン段落６０のそれぞれにおいて乾湿交番域が発生した乾湿交番時間ｔに関するデータである。
【0040】
図５Ｃは、実施形態において、タービン運転データＤ７１１から乾湿交番時間ｔを求める様子を示す図である。図５Ｃでは、図５Ａおよび図５Ｂの場合と同様に、蒸気タービン３の運転が実行された時点ｔ０から時点ｔ３までの時間を含む運転時間に関して例示している。
【0041】
図５Ｃに示すように、乾湿交番時間算出部７１２は、タービン運転データＤ７１１において値の増加量が予め定めた閾値ΔＸ１（例えば、５０％）を越えた時点を乾湿交番時間ｔの始点とする。そして、乾湿交番時間算出部７１２は、タービン運転データＤ７１１において乾湿交番時間ｔの始点を検出した後に、タービン運転データＤ７１１において値の減少量が予め定めた閾値ΔＸ２（例えば、５０％）を越えた時点を、乾湿交番時間ｔの終点とする。そして、乾湿交番時間算出部７１２は、乾湿交番時間ｔの始点と乾湿交番時間ｔの終点との間を乾湿交番時間ｔとして算出する。図示していないが、乾湿交番時間ｔは、タービン運転データＤ７１１において値の減少量が予め定めた閾値ΔＸ１（例えば、５０％）を越えた時点を始点とし、タービン運転データＤ７１１において値の増加量が予め定めた閾値ΔＸ２（例えば、５０％）を越えた時点を終点とする場合も含む。つまり、乾湿交番時間ｔは、タービン運転データＤ７１１において値の変更量（増加量または減少量）が予め定めた閾値ΔＸ１（例えば、５０％）を越えた時点を始点とし、タービン運転データＤ７１１において値の変更量（減少量または増加量）が予め定めた閾値ΔＸ２（例えば、５０％）を越えた時点を終点とする場合も含む。
【0042】
乾湿交番時間ｔの算出は、蒸気タービン３を構成する複数のタービン段落６０のそれぞれについて行う。なお、閾値ΔＸ１および閾値ΔＸ２は、複数のタービン段落６０のそれぞれにおいて個別に設定されている。なお、この閾値ΔＸ１および閾値ΔＸ２は、タービン翼の初段から最終段へ向かうに伴い、減少していくように設定されている。
【0043】
このように、乾湿交番時間算出部７１２は、タービン運転データＤ７１１に基づいて、蒸気タービン３が運転を実際に行ったときに複数のタービン段落６０のそれぞれにおいて乾湿交番域が発生した乾湿交番時間ｔを算出する。乾湿交番時間算出部７１２は、その算出した乾湿交番時間ｔに関するデータを乾湿交番時間データＤ７１２として出力する。
【0044】
［Ｄ－１－３］作動媒体不純物濃度算出部７２１
作動媒体不純物濃度算出部７２１は、図４に示すように、蒸気温度データＤ１１および水質データＤ２０が入力され、蒸気温度データＤ１１および水質データＤ２０に基づいて、作動媒体不純物濃度データＤ７２１を出力するように構成されている。
作動媒体不純物濃度算出部７２１は、図４に示すように、蒸気温度データＤ１１および水質データＤ２０が入力され、蒸気温度データＤ１１および水質データＤ２０に基づいて、作動媒体不純物濃度データＤ７２１を出力するように構成されている。
【0045】
蒸気温度データＤ１１は、蒸気タービン３が運転を実際に行ったときに蒸気タービン３に供給した蒸気の温度Ｔに関するデータである。水質データＤ２０は、蒸気タービン３が運転を実際に行ったときに蒸気源２に供給した給水の水質に関するデータであって、例えば、酸電気伝導度κのデータとｐＨのデータとを含む。作動媒体不純物濃度データＤ７２１は、蒸気タービン３が運転を実際に行ったときに蒸気タービン３に供給した蒸気の不純物濃度である作動媒体不純物濃度Ｃｗに関するデータである。図示を省略しているが、蒸気温度データＤ１１、水質データＤ２０、および、作動媒体不純物濃度データＤ７２１は、例えば、蒸気タービン３の運転が実行された時点ｔ０から時点ｔ３までの時間を含む運転時間（図５Ａおよび図５Ｂ等を参照）に関するデータである。
【0046】
作動媒体中の孔食に影響する不純物濃度（Ｎａ、Ｃｌ，ＳＯ４）Ｃｗは、下記の（式Ｉ）に示すように、蒸気源２に供給した給水の酸電気伝導度κおよびｐＨと、蒸気タービン３に作動媒体として供給した蒸気（主蒸気）の温度Ｔとを変数とする時間推移データによって決定される関数ｆ１（κ，ｐＨ，Ｔ）を用いて算出される。なお、関数ｆ１（κ，ｐＨ，Ｔ）は、各変数の関係について調査した結果から導かれた関数であって、ＡおよびＢは、ｐＨおよび温度Ｔから定まる定数である。
【0047】
Ｃｗ＝ｆ１（κ，ｐＨ，Ｔ）＝Ａ・κＢ ・・・（式Ｉ）
【0048】
このように、作動媒体不純物濃度算出部７２１は、水質データＤ２０および蒸気温度データＤ１１に基づいて、作動媒体不純物濃度Ｃｗを算出し、その算出した作動媒体不純物濃度Ｃｗに関するデータを作動媒体不純物濃度データＤ７２１として出力する。
【0049】
［Ｄ－１－４］堆積物不純物濃度算出部７３０
堆積物不純物濃度算出部７３０は、図４に示すように、乾湿交番時間データＤ７１２（＝ｔ）、蒸気温度データＤ１１、作動媒体不純物濃度データＤ７２１（＝Ｃｗ）、および、蒸気流量データＤ１２（＝ｖ）が入力され、堆積物不純物濃度データＤ７３０（＝Ｃ）を出力するように構成されている。
堆積物不純物濃度算出部７３０は、図４に示すように、乾湿交番時間データＤ７１２（＝ｔ）、蒸気温度データＤ１１、作動媒体不純物濃度データＤ７２１（＝Ｃｗ）、および、蒸気流量データＤ１２（＝ｖ）が入力され、堆積物不純物濃度データＤ７３０（＝Ｃ）を出力するように構成されている。
【0050】
蒸気流量データＤ１２は、蒸気タービン３が運転を実際に行ったときに蒸気タービン３に供給した蒸気の蒸気流量ｖに関するデータである。堆積物不純物濃度データＤ７３０は、蒸気タービン３が運転を実際に行ったときに複数のタービン段落６０のそれぞれに堆積する堆積物の不純物濃度である堆積物不純物濃度Ｃに関するデータである。図示を省略しているが、蒸気流量データＤ１２および堆積物不純物濃度データＤ７３０は、例えば、蒸気タービン３の運転が実行された時点ｔ０から時点ｔ３までの時間を含む運転時間（図５Ａおよび図５Ｂ等を参照）に関するデータである。
【0051】
堆積物不純物濃度Ｃとは、等価不純物濃度であって、蒸気に含有する不純物が堆積した堆積物中において、蒸気に腐食成分（Ｎａ、Ｃｌ,ＳＯ４などの複数成分）として含有する不純物が堆積した堆積物が占める割合（ｐｐｍ）を意味する。
【0052】
堆積物不純物濃度Ｃは、下記の（式ＩＩ）に示すように、不純物析出速度Ｄ（Ｔ，ｖ）と、乾湿交番時間ｔと、作動媒体不純物濃度Ｃｗとを変数とする関数ｆ２（Ｄ（Ｔ，ｖ），ｔ，Ｃｗ）を用いて算出される。不純物析出速度Ｄ（Ｔ，ｖ）は、蒸気の温度Ｔと蒸気流量ｖとを変数とする関数で算出される。なお、関数ｆ２（Ｄ（Ｔ，ｖ），ｔ，Ｃｗ）および関数ｆ２（Ｄ（Ｔ，ｖ）は、各変数の関係について調査した結果から導かれた関数である。
【0053】
Ｃ＝ｆ２（Ｄ（Ｔ，ｖ），ｔ，Ｃｗ） ・・・（式ＩＩ）
【0054】
図５Ｄは、実施形態において、堆積物不純物濃度Ｃと作動媒体不純物濃度Ｃｗと乾湿交番時間ｔとの関係を示す図である。
【0055】
図５Ｄに示すように、堆積物不純物濃度Ｃは、作動媒体不純物濃度Ｃｗが増加するに伴って指数関数的に増加する。また、堆積物不純物濃度Ｃは、乾湿交番時間ｔの増加に伴って増加する。
【0056】
このように、堆積物不純物濃度算出部７３０は、蒸気温度データＤ１１、蒸気流量データＤ１２、作動媒体不純物濃度データＤ７２１、および、乾湿交番時間データＤ７１２に基づいて、堆積物不純物濃度Ｃを算出し、その算出した堆積物不純物濃度Ｃに関するデータを堆積物不純物濃度データＤ７３０として出力する。
【0057】
［Ｄ－１－５］孔食発生評価部７４０
孔食発生評価部７４０は、図４に示すように、乾湿交番時間データＤ７１２（＝ｔ）、堆積物不純物濃度データＤ７３０（＝Ｃ）、および、孔食発生データＤ３０が入力される。
孔食発生評価部７４０は、図４に示すように、乾湿交番時間データＤ７１２（＝ｔ）、堆積物不純物濃度データＤ７３０（＝Ｃ）、および、孔食発生データＤ３０が入力される。
【0058】
孔食発生データＤ３０は、蒸気タービン３が運転を実際に行ったときに複数のタービン段落６０のそれぞれにおいて発生した孔食に関するデータである。孔食発生データＤ３０は、例えば、複数のタービン段落６０のそれぞれにおいて動翼５０に孔食が発生したか否かの検査を行うことで得られる。孔食は、例えば、腐食により生じた孔の深さが０．２ｍｍを越えたときに発生したと検査で判断される。
【0059】
そして、孔食発生評価部７４０は、乾湿交番時間データＤ７１２（＝ｔ）、堆積物不純物濃度データＤ７３０（＝Ｃ）、および、孔食発生データＤ３０に基づいて、孔食発生評価テーブルＤ７４０を作成して保持する。
【0060】
図５Ｅは、実施形態において、孔食発生評価テーブルＤ７４０を示す図である。
【0061】
図５Ｅに示すように、孔食発生評価テーブルＤ７４０は、乾湿交番時間ｔと堆積物不純物濃度Ｃと孔食の発生有無との関係を関連付けたテーブルである。孔食発生評価部７４０は、乾湿交番時間データＤ７１２（＝ｔ）、堆積物不純物濃度データＤ７３０（＝Ｃ）、および、孔食発生データＤ３０を関連付けたデータセットが複数入力され、そのデータセットについて、例えば、補間処理を施すことで、孔食発生評価テーブルＤ７４０を作成する。
【0062】
図５Ｅに示すように、孔食発生評価テーブルＤ７４０は、乾湿交番時間ｔの座標軸と堆積物不純物濃度Ｃの座標軸とで規定される直交座標系において、孔食の発生が有る領域と、孔食の発生が無い領域とを区切る境界を含むように構成される。孔食発生評価テーブルＤ７４０から判るように、孔食は、乾湿交番時間ｔが長くなるほど発生しやすく、かつ、堆積物不純物濃度Ｃが高くなるほど発生しやすい。孔食発生評価テーブルＤ７４０は、複数のタービン段落６０のそれぞれに関して作成される。
【0063】
［Ｄ－２］蒸気タービン３の運転計画における孔食の評価
孔食発生評価装置７００において、上記のように、孔食発生評価テーブルＤ７４０を作成した後には、孔食発生評価テーブルＤ７４０を用いて、蒸気タービン３について計画する運転において複数のタービン段落６０のそれぞれで発生する孔食の評価を実行する。ここでは、例えば、孔食を補修後の蒸気タービン３について、孔食の評価を行う。また、孔食の検査結果を得た蒸気タービン３と同タイプの他の蒸気タービン３について、孔食の評価を行ってもよい。
孔食発生評価装置７００において、上記のように、孔食発生評価テーブルＤ７４０を作成した後には、孔食発生評価テーブルＤ７４０を用いて、蒸気タービン３について計画する運転において複数のタービン段落６０のそれぞれで発生する孔食の評価を実行する。ここでは、例えば、孔食を補修後の蒸気タービン３について、孔食の評価を行う。また、孔食の検査結果を得た蒸気タービン３と同タイプの他の蒸気タービン３について、孔食の評価を行ってもよい。
【0064】
図６は、実施形態に係る孔食発生評価装置７００において、孔食発生評価テーブルＤ７４０を用いて孔食の発生を評価する場合におけるデータの流れを模式的に示す図である。
【0065】
孔食発生評価装置７００において、孔食発生評価テーブルＤ７４０を用いて孔食の評価を実行する場合における各部の動作に関して、図６を用いて説明する。
【0066】
［Ｄ－２－１］タービン運転状態評価部７１１
タービン運転状態評価部７１１は、図６に示すように、発電出力データＤ１０ｋが入力され、発電出力データＤ１０ｋに基づいて、タービン運転データＤ７１１ｋを出力するように構成されている。
タービン運転状態評価部７１１は、図６に示すように、発電出力データＤ１０ｋが入力され、発電出力データＤ１０ｋに基づいて、タービン運転データＤ７１１ｋを出力するように構成されている。
【0067】
ここでは、発電出力データＤ１０ｋは、図５Ａに示した発電出力データＤ１０と同様に、蒸気タービン３の運転時刻（Ｔｉｍｅ）と発電出力量Ｐ（ＭＷ）とを関連付けたデータである。しかし、発電出力データＤ１０ｋの発電出力量Ｐは、図５Ａに示した発電出力データＤ１０と異なり、蒸気タービン３の運転計画で発電機４が電力を出力する発電出力量Ｐである。
【0068】
また、タービン運転データＤ７１１ｋは、図５Ｂに示したタービン運転データＤ７１１と同様に、割合Ｒ（％）と蒸気タービン３の運転時刻（Ｔｉｍｅ）とを関連付けたデータである。しかし、タービン運転データＤ７１１ｋの割合Ｒ（％）は、図５Ｂに示したタービン運転データＤ７１１と異なり、蒸気タービン３の運転計画で発電機４が電力を出力する発電出力量Ｐを定格発電出力量ＰＲで割った割合Ｒ（％）である（Ｒ＝１００＊Ｐ／ＰＲ）。
【0069】
このように、タービン運転状態評価部７１１は、図６に示すように、蒸気タービン３の運転計画で発電機４が電力を出力する発電出力量Ｐ（＝発電出力データＤ１０ｋ）を定格発電出力量ＰＲで割った割合Ｒを算出し、その算出した割合Ｒに関するデータをタービン運転データＤ７１１として出力する。
【0070】
［Ｄ－２－２］乾湿交番時間算出部７１２
乾湿交番時間算出部７１２は、図６に示すように、タービン運転データＤ７１１ｋが入力され、タービン運転データＤ７１１ｋに基づいて、乾湿交番時間データＤ７１２ｋを出力するように構成されている。
乾湿交番時間算出部７１２は、図６に示すように、タービン運転データＤ７１１ｋが入力され、タービン運転データＤ７１１ｋに基づいて、乾湿交番時間データＤ７１２ｋを出力するように構成されている。
【0071】
乾湿交番時間データＤ７１２ｋは、図５Ｃに示した乾湿交番時間データＤ７１２と異なり、蒸気タービン３の運転計画で複数のタービン段落６０のそれぞれにおいて乾湿交番域が発生する乾湿交番時間ｔに関するデータである。乾湿交番時間データＤ７１２ｋの乾湿交番時間ｔの算出は、乾湿交番時間データＤ７１２の場合と同様に実行される。
【0072】
このように、乾湿交番時間算出部７１２は、図６に示すように、タービン運転データＤ７１１ｋに基づいて、蒸気タービン３の運転計画で複数のタービン段落６０のそれぞれにおいて乾湿交番域が発生する乾湿交番時間ｔを算出する。そして、乾湿交番時間算出部７１２は、その算出した乾湿交番時間ｔに関するデータを乾湿交番時間データＤ７１２ｋとして出力する。
【0073】
［Ｄ－２－３］作動媒体不純物濃度算出部７２１
作動媒体不純物濃度算出部７２１は、図６に示すように、蒸気温度データＤ１１ｋおよび水質データＤ２０ｋが入力され、蒸気温度データＤ１１ｋおよび水質データＤ２０ｋに基づいて、作動媒体不純物濃度データＤ７２１ｋを出力するように構成されている。
作動媒体不純物濃度算出部７２１は、図６に示すように、蒸気温度データＤ１１ｋおよび水質データＤ２０ｋが入力され、蒸気温度データＤ１１ｋおよび水質データＤ２０ｋに基づいて、作動媒体不純物濃度データＤ７２１ｋを出力するように構成されている。
【0074】
蒸気温度データＤ１１ｋは、図４に示した蒸気温度データＤ１１と異なり、蒸気タービン３の運転計画で蒸気タービン３に供給する蒸気の温度Ｔに関するデータである。水質データＤ２０ｋは、図４に示した水質データＤ２０と異なり、蒸気タービン３の運転計画で蒸気源２に供給する給水の水質に関するデータであって、例えば、酸電気伝導度κのデータとｐＨのデータとを含む。発電出力データＤ１０ｋに対応する運転計画における、蒸気温度データＤ１１ｋおよび水質データＤ２０ｋは、過去の運転経歴から求めたデータでもよい。作動媒体不純物濃度データＤ７２１ｋは、図４に示した作動媒体不純物濃度データＤ７２１と異なり、蒸気タービン３の運転計画で蒸気タービン３に供給する蒸気の作動媒体不純物濃度Ｃｗに関するデータである。
【0075】
作動媒体不純物濃度データＤ７２１ｋである作動媒体不純物濃度Ｃｗは、上述した作動媒体不純物濃度データＤ７２１である作動媒体不純物濃度Ｃｗの場合と同様な方法で算出される。
【0076】
このように、作動媒体不純物濃度算出部７２１は、図６に示すように、水質データＤ２０ｋおよび蒸気温度データＤ１１ｋに基づいて、作動媒体不純物濃度Ｃｗを算出し、その算出した作動媒体不純物濃度Ｃｗに関するデータを作動媒体不純物濃度データＤ７２１ｋとして出力する。
【0077】
［Ｄ－２－４］堆積物不純物濃度算出部７３０
堆積物不純物濃度算出部７３０は、図６に示すように、乾湿交番時間データＤ７１２ｋ（＝ｔ）、蒸気温度データＤ１１ｋ、作動媒体不純物濃度データＤ７２１ｋ（＝Ｃｗ）、および、蒸気流量データＤ１２ｋ（＝ｖ）が入力され、堆積物不純物濃度データＤ７３０（＝Ｃ）を出力するように構成されている。
堆積物不純物濃度算出部７３０は、図６に示すように、乾湿交番時間データＤ７１２ｋ（＝ｔ）、蒸気温度データＤ１１ｋ、作動媒体不純物濃度データＤ７２１ｋ（＝Ｃｗ）、および、蒸気流量データＤ１２ｋ（＝ｖ）が入力され、堆積物不純物濃度データＤ７３０（＝Ｃ）を出力するように構成されている。
【0078】
蒸気流量データＤ１２ｋは、図４に示した蒸気流量データＤ１２と異なり、蒸気タービン３の運転計画で蒸気タービン３に供給する蒸気の蒸気流量ｖに関するデータである。発電出力データＤ１０ｋに対応する運転計画における、蒸気流量データＤ１２ｋは、蒸気温度データＤ１１ｋおよび水質データＤ２０ｋと同様に、過去の運転経歴から求めたデータでもよい。堆積物不純物濃度データＤ７３０ｋは、図４に示した堆積物不純物濃度データＤ７３０と異なり、蒸気タービン３の運転計画で複数のタービン段落６０のそれぞれに堆積する堆積物の堆積物不純物濃度Ｃに関するデータである。堆積物不純物濃度データＤ７３０ｋの堆積物不純物濃度Ｃの算出は、堆積物不純物濃度データＤ７３０の場合と同様に実行される。
【0079】
このように、堆積物不純物濃度算出部７３０は、蒸気温度データＤ１１ｋ、蒸気流量データＤ１２ｋ、作動媒体不純物濃度データＤ７２１ｋ、および、乾湿交番時間データＤ７１２ｋに基づいて、堆積物不純物濃度Ｃを算出し、その算出した堆積物不純物濃度Ｃに関するデータを堆積物不純物濃度データＤ７３０ｋとして出力する。
【0080】
［Ｄ－２－５］孔食発生評価部７４０
孔食発生評価部７４０は、図６に示すように、乾湿交番時間データＤ７１２ｋ（＝ｔ）、および、堆積物不純物濃度データＤ７３０ｋ（＝Ｃ）が入力される。そして、孔食発生評価部７４０は、既に作成し保持している孔食発生評価テーブルＤ７４０（図５Ｅを参照）を用いて、蒸気タービン３の運転計画で複数のタービン段落６０のそれぞれにおいて発生する孔食の評価を実行する。
孔食発生評価部７４０は、図６に示すように、乾湿交番時間データＤ７１２ｋ（＝ｔ）、および、堆積物不純物濃度データＤ７３０ｋ（＝Ｃ）が入力される。そして、孔食発生評価部７４０は、既に作成し保持している孔食発生評価テーブルＤ７４０（図５Ｅを参照）を用いて、蒸気タービン３の運転計画で複数のタービン段落６０のそれぞれにおいて発生する孔食の評価を実行する。
【0081】
具体的には、孔食発生評価部７４０は、図５Ｅに示すように、孔食発生評価テーブルＤ７４０において、乾湿交番時間データＤ７１２ｋとして入力された乾湿交番時間ｔと、堆積物不純物濃度データＤ７３０ｋとして入力された堆積物不純物濃度Ｃとの両者に対応する、孔食の発生の結果を評価結果として出力する。つまり、孔食発生評価テーブルＤ７４０において、乾湿交番時間データＤ７１２ｋとして入力された乾湿交番時間ｔと、堆積物不純物濃度データＤ７３０ｋとして入力された堆積物不純物濃度Ｃとの座標位置が、孔食の発生が有る領域に存在する場合には、孔食の発生が有ると評価する。これに対して、孔食発生評価テーブルＤ７４０において、乾湿交番時間データＤ７１２ｋとして入力された乾湿交番時間ｔと、堆積物不純物濃度データＤ７３０ｋとして入力された堆積物不純物濃度Ｃとの座標位置が、孔食の発生が無い領域に存在する場合には、孔食の発生が無いと評価する。
【0082】
［Ｅ］まとめ
以上のように、本実施形態の孔食発生評価装置７００においては、蒸気タービン３が運転を実際に行ったときに取得した各種データを用いて、乾湿交番時間ｔと堆積物不純物濃度Ｃと孔食の発生との関係を示す孔食発生評価テーブルＤ７４０を作成する。そして、本実施形態の孔食発生評価装置７００では、その孔食発生評価テーブルＤ７４０を用いて、蒸気タービン３について計画する運転において、複数のタービン段落６０のそれぞれで発生する孔食を評価する。
以上のように、本実施形態の孔食発生評価装置７００においては、蒸気タービン３が運転を実際に行ったときに取得した各種データを用いて、乾湿交番時間ｔと堆積物不純物濃度Ｃと孔食の発生との関係を示す孔食発生評価テーブルＤ７４０を作成する。そして、本実施形態の孔食発生評価装置７００では、その孔食発生評価テーブルＤ７４０を用いて、蒸気タービン３について計画する運転において、複数のタービン段落６０のそれぞれで発生する孔食を評価する。
【0083】
このため、本実施形態においては、蒸気タービン３に特別なセンサーなどを設けなくても、孔食の発生の予測を効果的に実行することができる。これにより、蒸気タービン３の保守管理を適切に実行することができる。その結果、本実施形態では、応力腐食割れや腐食疲労損傷の発生を容易に抑制可能である。
【0084】
［Ｆ］変形例
上記の実施形態では、図１に示した蒸気タービン発電システム１に関して孔食発生評価装置７００を用いて孔食発生の評価を行う場合を説明したが、これに限らない。乾湿交番域が生ずる蒸気タービンを備える蒸気タービン発電システムに対して、適宜、孔食発生評価装置７００を使用可能である。例えば、地熱により生じた蒸気が作動媒体として供給される地熱タービン（中圧タービン）を備える蒸気タービン発電システムに関して、孔食発生評価装置７００を用いて孔食発生の評価を行ってもよい。
上記の実施形態では、図１に示した蒸気タービン発電システム１に関して孔食発生評価装置７００を用いて孔食発生の評価を行う場合を説明したが、これに限らない。乾湿交番域が生ずる蒸気タービンを備える蒸気タービン発電システムに対して、適宜、孔食発生評価装置７００を使用可能である。例えば、地熱により生じた蒸気が作動媒体として供給される地熱タービン（中圧タービン）を備える蒸気タービン発電システムに関して、孔食発生評価装置７００を用いて孔食発生の評価を行ってもよい。
【0085】
＜その他＞
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0086】
１：蒸気タービン発電システム、２：蒸気源、３：蒸気タービン、３ａ：高圧タービン、３ｂ：中圧タービン、３ｃ：低圧タービン、４：発電機、５：復水器、６：給水ポンプ、１０：外部車室、１１：下方排気口、１２：コーン部、２０：内部車室、３０：タービンロータ、４０：静翼、４１：ダイアフラム内輪、４３：ダイアフラム外輪、４５：ノズルダイアフラム、５０：動翼、６０：タービン段落、７０：蒸気供給管、３０１：ロータ軸受、７００：孔食発生評価装置、７１１：タービン運転状態評価部、７１２：乾湿交番時間算出部、７２１：作動媒体不純物濃度算出部、７３０：堆積物不純物濃度算出部、７４０：孔食発生評価部、ＡＸ：回転中心軸
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図5E】
【図6】
【手続補正書】
【提出日】2022-10-03
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５Ａ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図5A】
【手続補正2】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５Ｂ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図5B】