【動設備技術交流版】動設備【毎日一問】20191120

タービンステージ内には、主にノズル損失、動翼損失、余速損失、翼高損失、扇形損失、部分的な蒸気導入損失、摩擦による送風損失、漏れ蒸気損失、湿潤蒸気損失がある。1）ノズル損失と動翼損失は、蒸気がノズルや動翼を通過する際の蒸気同士の相互摩擦、および蒸気と羽根面との間の摩擦によって生じる。2）余速損失とは、蒸気が動翼を離れる際に依然として一定の速度を持っており、この速度エネルギーが当該段階で利用されないため、その段階の損失となることを指す。しかし、蒸気流が次の段階に流れ込むとき、その蒸気流の運動エネルギーは部分的に次の段階で利用されることがある。3）葉高損失とは、蒸気流がノズルおよび動翼列の根部と頂部で渦流を形成することによって生じる損失のことです。4）扇形損失とは、羽根が輪縁に沿って環状に配置されるために流路断面が扇形となり、その結果、羽根の高さ方向の各位置でピッチ、円周速度、給気角が変化することで、蒸気流が羽根に衝突してエネルギー損失が生じること、また蒸気流が半径方向に流れて蒸気流のエネルギーが消費されることを指す。5）部分的な蒸気損失は、動翼がノズルが取り付けられていないアーク部分を通過する際に生じる「ブロー損失」、および動翼が非作動アーク部分からノズルの作動アーク部分へ移行する際に生じる反発気流損失によるものである。6）摩擦による送風損失とは、高速で回転するインペラが周囲の蒸気と摩擦を起こし、これらの蒸気を回転させるためにインペラの有効な仕事の一部が消費されること、また、ダイヤフラムとノズルの間の蒸気流が遠心力の作用で渦流を形成する際にもインペラの有効な仕事が消費されることを指す。7）漏気損失とは、タービン内に圧力差が存在するため、蒸気の一部がノズルや動翼の流路を通らず、さまざまな動静隙間から漏れ出し、主流の仕事に寄与しないことで生じる損失のことです。8）湿り蒸気損失とは、タービンの低圧領域において蒸気が湿り蒸気状態にある場合を指し、この湿り蒸気中の水は膨張して仕事を生み出すだけでなく、蒸気の運動エネルギーも消費し、羽根の動きを制動して有効な仕事を奪うほか、羽根を侵食する。

鼓風損失は、一部の蒸気が供給されるステージでのみ発生する。インペラーがノズルのない位置に来ると、仕事をすることができず、さらにインペラーが蒸気を引き連れて回転し、送風機のように蒸気を排出するため、エネルギーが一部失われ、これを鼓風損失と呼ぶ。 摩擦送風損失とは、高速で回転するインペラが周囲の蒸気と摩擦を起こし、これらの蒸気を回転させるためにインペラの有効な仕事の一部が消費されること、また、ダイヤフラムとノズル間の蒸気流が遠心力の作用で渦流を形成する際にもインペラの有効な仕事が消費されることを指す。 タービンとは、高温高圧の蒸気の力によって高速で回転する回転機械であり、主機が作動速度まで回転したり、発電機の負荷が低くてタービンへの蒸気供給量が少ない場合、ローター上のブレードが高速回転しながら周囲の空気をかき混ぜ、大量の機械エネルギーが急速に熱エネルギーに変換されてシリンダー内の空気や金属が加熱される。その結果、ローターやシリンダー内の金属の温度が急激に上昇する。 送風摩擦損失は動翼長さに比例し、周速の3乗にも比例するため、低圧ローターの送風摩擦損失は高圧・中圧ローターよりもはるかに大きくなる。送風摩擦損失によって生じる熱が流路部分を加熱し、膨張差を増大させるため、低流量時にその影響は特に大きい。流量が増加するにつれて、その影響は徐々に小さくなり、流量がある一定値に達すると、送風による摩擦損失で発生する熱量はすべて除去されるため、このとき膨張差への影響はなくなる。

タービンのブロー損失の原理　ブロー損失は、一部の蒸気が供給されるステージでのみ発生する。インペラがノズルのない位置に来ると、仕事を行うことができず、さらにインペラが蒸気を引き連れて回転し、ブロワーのように蒸気を排出するため、エネルギーの一部が失われる。これをブロー損失と呼ぶ。摩擦による送風損失とは、高速で回転するインペラが周囲の蒸気と摩擦を起こし、これらの蒸気を回転させるためにインペラの有効な仕事の一部が消費されること、また、ダイヤフラムとノズルの間の蒸気流が遠心力の作用で渦流を形成する際にも、インペラの有効な仕事が消費されることを指す。タービンとは、高温高圧の蒸気の力によって高速で回転する回転機械であり、主機が作動速度まで回転したり、発電機の負荷が低くてタービンへの蒸気供給量が少ない場合、ローター上のブレードが高速回転しながら周囲の空気をかき混ぜ、大量の機械エネルギーが急速に熱エネルギーに変換されてシリンダー内の空気や金属が加熱される。その結果、ローターやシリンダー内の金属の温度が急激に上昇する。送風摩擦損失は動翼長さに比例し、回転速度の3乗にも比例するため、低圧ローターの送風摩擦損失は高圧・中圧ローターよりもはるかに大きい。送風摩擦損失によって生じる熱が流路部分を加熱し、膨張差を増大させる。低流量時にその影響は特に大きくなる。流量が増加するにつれてその影響は徐々に小さくなり、流量がある一定値に達すると、送風による摩擦損失で発生する熱量はすべて除去される。この時点で膨張差への影響はなくなる。

送風損失とは、その名の通り、インペラーが送風機のように蒸気を前方に吹き出すことです。つまり、本来は蒸気が動力となってインペラを回転させるのですが、現在は蒸気の膨張がスムーズでないため（ノズル自体の設計上の問題や蒸気のパラメータが不十分であることが原因）、蒸気の運動エネルギーが不足し、かえってインペラの運動エネルギーを吸収してしまうのです。 1階で説明されているのは摩擦損失（ディスク損失）です。タービンステージ内の損失には、送風損失、摩擦損失、湿気損失、漏気損失など、多くのものがあります

ノズルの段数や、カバー装置などを導入するかどうかに関連している。ノズルの段数を減らしたり、カバー装置などを取り入れることで、送風損失を低減できる

送風損失とは、インペラがノズルを持たない隔壁のアーク部分に移動した際、動翼が蒸気の運動エネルギーを機械エネルギーに変換する作業を行わず、むしろ送風機のように動作しない蒸気を一方からもう一方へと押し出すため、エネルギーが消費されて損失が生じることです。 原理　送風損失は、一部の蒸気が供給されるステージでのみ発生する。インペラーがノズルのない位置に来ると、仕事を行うことができず、さらにインペラーが蒸気を引き連れて回転し、送風機のように蒸気を排出するため、エネルギーが一部失われる。 延長　摩擦による送風損失とは、高速で回転するインペラが周囲の蒸気と摩擦を起こし、これらの蒸気を回転させるためにインペラの有効な仕事の一部が消費されること、また、隔壁とノズルの間の蒸気流が遠心力の作用によって渦流を形成する際にもインペラの有効な仕事が消費されることを指す。 関連：ノズルの段数やガード装置の有無などの対策に関連しています。

鼓風損失は、一部の蒸気が供給されるステージでのみ発生する。インペラーがノズルのない位置に来ると、仕事をすることができず、さらにインペラーが蒸気を引き連れて回転し、送風機のように蒸気を排出するため、エネルギーが一部失われ、これを鼓風損失と呼ぶ。 摩擦送風損失とは、高速で回転するインペラが周囲の蒸気と摩擦を起こし、これらの蒸気を回転させるためにインペラの有効な仕事の一部が消費されること、また、ダイヤフラムとノズル間の蒸気流が遠心力の作用で渦流を形成する際にもインペラの有効な仕事が消費されることを指す。 タービンとは、高温高圧の蒸気の力によって高速で回転する回転機械であり、主機が作動速度まで回転したり、発電機の負荷が低くてタービンへの蒸気供給量が少ない場合、ローター上のブレードが高速回転しながら周囲の空気をかき混ぜ、大量の機械エネルギーが急速に熱エネルギーに変換されてシリンダー内の空気や金属が加熱される。その結果、ローターやシリンダー内の金属の温度が急激に上昇する。 送風摩擦損失は動翼長さに比例し、周速の3乗にも比例するため、低圧ローターの送風摩擦損失は高圧・中圧ローターよりもはるかに大きくなる。送風摩擦損失によって生じる熱が流路部分を加熱し、膨張差を増大させるため、低流量時にその影響は特に大きい。流量が増加するにつれて、その影響は徐々に小さくなり、流量がある一定値に達すると、送風による摩擦損失で発生する熱量はすべて除去されるため、このとき膨張差への影響はなくなる。

動翼の長さに比例し、周速の3乗にも比例するため、低圧ローターのブロー摩擦損失は高圧・中圧ローターよりもはるかに大きくなる。このブロー摩擦損失によって生じる熱が流路部分を加熱し、膨張差を増大させるため、流量が少ない場合にその影響は特に大きい。

送風損失とは、高速で回転するインペラが周囲の蒸気と摩擦を起こし、これらの蒸気を回転させるためにインペラの有効な仕事の一部が消費されること、また、隔壁とノズル間の蒸気流が遠心力の作用で渦流を形成する際にもインペラの有効な仕事が消費されることを指す。

主なものに、ノズル損失、動翼損失、余速損失、翼高損失、扇形損失、部分的な蒸気供給損失、摩擦による送風損失、漏れ蒸気損失、湿った蒸気損失がある。

ノズルブレード列が配置されていない弧状の部分では、蒸気は動翼ブレード列に推進力を与えず、動翼ブレード列が蒸気を回転させる必要があるため、エネルギーの一部が損失される；また、動翼の両側面もアーク状の領域内にある停滞した蒸気との間で摩擦損失を生じ、これらの損失は送風損失と呼ばれる。