JP2001221009A - Steam turbine - Google Patents

Steam turbine

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JP2001221009A
JP2001221009A JP2000031619A JP2000031619A JP2001221009A JP 2001221009 A JP2001221009 A JP 2001221009A JP 2000031619 A JP2000031619 A JP 2000031619A JP 2000031619 A JP2000031619 A JP 2000031619A JP 2001221009 A JP2001221009 A JP 2001221009A
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JP
Japan
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steam
turbine
nozzle
output
control valve
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JP2000031619A
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Japanese (ja)
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Toru Takahashi
橋 亨 高
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/10Geothermal energy

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To secure the maximum output to the utmost even in the case of unavoidable lowering of output due to the cause from a well in a geothermal steam turbine. SOLUTION: In this turbine, the turbine stage by a combination of a turbine nozzle for taking the thermal energy of geothermal steam as output and a turbine moving blade is formed in plural stages. Among the turbine stages, an initial stage nozzle or the fitting angle of a nozzle plate in the initial stage nozzle and the second stage nozzle can be varied and controlled.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、地熱蒸気をエネル
ギ源とした蒸気タービンに関する。
The present invention relates to a steam turbine using geothermal steam as an energy source.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、地熱蒸気タービンは、ボイラー
の代わりに地熱エネルギの熱水をフラッシュさせて発生
する蒸気または直接発生する蒸気をエネルギ源としてい
る。こうした地熱蒸気は、低圧蒸気で、一般火力で言う
低圧タービンの入口蒸気に相当し、さらにほとんどが飽
和蒸気で、復水器真空度も高くないため有効利用熱落差
も大きくない。したがって、初段ノズル入口蒸気圧力の
僅かな変化がタービンの出力に大きく影響する。また、
低圧蒸気ゆえに入口蒸気の体積流量が大きく、蒸気加減
弁の弁口径が大きくなるため多弁化にも限界がある。よ
って、主蒸気圧力や流量の変化に対応してタービンの性
能を最適に保ちながら運転することは難しい。したがっ
て、地熱蒸気タービンは、1ないし2弁の蒸気加減弁を
有し、加減弁全開に近い開度で運転されるように計画す
るのが一般的である。
2. Description of the Related Art Generally, a geothermal steam turbine uses steam generated by flashing hot water of geothermal energy or steam directly generated instead of a boiler as an energy source. Such geothermal steam is low-pressure steam, which corresponds to the inlet steam of a low-pressure turbine in general thermal power. Further, most of the steam is saturated steam and the condenser has a low degree of vacuum, so that the available heat drop is not large. Therefore, a slight change in the steam pressure at the inlet of the first stage nozzle greatly affects the output of the turbine. Also,
Because of the low-pressure steam, the volume flow rate of the inlet steam is large, and the valve diameter of the steam control valve is large, so that there is a limit in increasing the number of valves. Therefore, it is difficult to operate the turbine while keeping the performance of the turbine optimal in response to changes in the main steam pressure and the flow rate. Therefore, the geothermal steam turbine is generally designed to have one or two steam control valves, and to be operated at an opening close to the full control of the control valve.

【0003】地熱蒸気タービンは元々安定した出力を確
保するように最大出力運転をベースに計画され、実際に
そのように運用されることが多い。しかし、蒸気源がボ
イラー等の安定した機器と違い、地熱蒸気源は地中に掘
られた井戸からの蒸気なので地域や自然環境に左右され
やすく、蒸気圧力や蒸気流量は経時的変化を余儀なくさ
れる。特に、運用開始から数年と安定期を終えた終盤期
は圧力や流量の変化が大きい。また、これらの特性は地
域や井戸そのものによっても異なることが多い。これら
井戸元の蒸気条件の変化に加えて、地熱蒸気性状による
スケールの堆積のためにタービン通路部の面積減少が発
生する。特に、初段、2段ノズル板へのスケール堆積が
顕著であり、地域や井戸そのものによっても異なるが、
新しく発掘した井戸ほどスケール含有量が多く運用年数
と共に減少していく。
[0003] Geothermal steam turbines are originally planned based on maximum output operation to ensure stable output, and are often actually operated as such. However, unlike a stable equipment such as a boiler, the steam source is steam from wells dug in the ground, so it is easily affected by the area and natural environment, and the steam pressure and steam flow must change over time. You. In particular, pressure and flow rate change greatly during the end of the stable period, several years after the start of operation. In addition, these characteristics often differ depending on the region and the well itself. In addition to these changes in the steam conditions at the well base, the area of the turbine passage decreases due to the scale accumulation due to the geothermal steam properties. In particular, the scale deposition on the first and second stage nozzle plates is remarkable, and varies depending on the region and the well itself.
Newly excavated wells have a higher scale content and decrease with operating years.

【0004】こうした特性を有した地熱蒸気タービン発
電システムでは、井戸元の原因により主蒸気圧力が低下
すると、蒸気加減弁が全開でもタービン呑込み蒸気の重
量流量が低下し出力が低下してしまう。また、主蒸気圧
力は低下せずに、蒸気流量が低下すると蒸気加減弁出口
の蒸気圧力(初段ノズル入口蒸気圧力)も低下して、有
効熱落差も同時に低下してしまいタービン出力は大きく
低下してしまう。また、初段、2段ノズル板にスケール
が堆積してノズルスロート面積が減少すると、蒸気加減
弁出口の蒸気圧力(初段ノズル入口蒸気圧力)が上昇
し、蒸気加減弁が全開してもタービン呑込み蒸気流量が
低下し、それに伴い出力が低下してしまう。
In a geothermal steam turbine power generation system having such characteristics, when the main steam pressure is reduced due to a well source, even if the steam control valve is fully opened, the weight flow rate of the steam taken in by the turbine is reduced and the output is reduced. Also, if the steam flow rate decreases without decreasing the main steam pressure, the steam pressure at the steam control valve outlet (first stage nozzle inlet steam pressure) also decreases, and the effective heat drop also decreases at the same time, resulting in a significant decrease in turbine output. Would. Also, when the scale is deposited on the first and second stage nozzle plates and the nozzle throat area is reduced, the steam pressure at the steam control valve outlet (first stage nozzle inlet steam pressure) increases, and the turbine swallows even if the steam control valve is fully opened. The steam flow decreases, and the output decreases accordingly.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】このように、地熱蒸気
タービン発電システムでは、井戸元の原因により主蒸気
圧力が低下すると蒸気加減弁が全開でもタービン呑込み
蒸気の重量流量が低下し出力が低下してしまうという問
題点があった。また、主蒸気圧力は低下せずに、蒸気流
量が低下すると蒸気加減弁出口の蒸気圧力(初段ノズル
入口蒸気圧力)も低下して、有効熱落差も同時に低下し
てしまいタービン出力は大きく低下してしまうという問
題点があった。また、初段、2段ノズル板にスケールが
堆積してノズルスロート面積が減少すると、蒸気加減弁
出口の蒸気圧力(初段ノズル入口蒸気圧力)が上昇し、
蒸気加減弁が全開してもタービン呑込み蒸気流量が低下
し出力が低下してしまうという問題点があった。
As described above, in the geothermal steam turbine power generation system, when the main steam pressure is reduced due to a well source, even if the steam control valve is fully opened, the weight flow rate of the steam taken in by the turbine is reduced and the output is reduced. There was a problem of doing it. Also, if the steam flow rate decreases without decreasing the main steam pressure, the steam pressure at the steam control valve outlet (first stage nozzle inlet steam pressure) also decreases, and the effective heat drop also decreases at the same time, resulting in a significant decrease in turbine output. There was a problem that would. Also, when the scale is deposited on the first and second stage nozzle plates and the nozzle throat area is reduced, the steam pressure at the steam control valve outlet (first stage nozzle inlet steam pressure) increases,
Even if the steam control valve is fully opened, there is a problem in that the turbine swallow steam flow rate is reduced and the output is reduced.

【0006】本発明は、このような事情に基づいてなさ
れたもので、井戸元の原因により出力の低下を余儀なく
される場合でも極力最大の出力を確保できる地熱蒸気タ
ービンを提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a geothermal steam turbine which can secure the maximum output as much as possible even when the output is forced to decrease due to a well. I do.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、
地熱蒸気をエネルギ源とし、蒸気の熱エネルギを出力と
して取り出すタービンノズルとタービン動翼とを組合せ
たタービン段落を複数段に形成した蒸気タービンにおい
て、上記タービン段落のうち、初段ノズル、或は初段ノ
ズルと2段ノズルにおけるノズル板の取付角度を変更調
節可能としたことを特徴とする 。
The invention according to claim 1 is
In a steam turbine in which a turbine stage in which a geothermal steam is used as an energy source and a turbine nozzle for extracting heat energy of the steam as an output and a turbine rotor blade are formed in a plurality of stages, the first stage nozzle or the first stage nozzle is included in the turbine stage. And the angle of attachment of the nozzle plate in the two-stage nozzle can be changed and adjusted.

【0008】請求項2に係る発明は、請求項1に係る発
明において、ノズル板をそのノズル板にそれぞれ設けら
れた中心軸を介してノズルダイアフラム内輪及びノズル
ダイアフラム外輪に回動可能に取り付けるとともに、上
記各ノズルの中心軸を連結棒を介して外部から操作可能
な駆動リングに連結したことを特徴とする 。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the nozzle plate is rotatably attached to the inner ring of the nozzle diaphragm and the outer ring of the nozzle diaphragm via central shafts provided on the nozzle plate, respectively. The center axis of each nozzle is connected to a drive ring that can be operated from the outside via a connecting rod.

【0009】また、請求項3に係る発明は、請求項1に
係る発明において、蒸気加減弁開度信号と発電機端出力
によってノズル板の取付角度を変更するようにしたこと
を特徴とする。
The invention according to claim 3 is characterized in that, in the invention according to claim 1, the mounting angle of the nozzle plate is changed by the steam control valve opening signal and the generator output.

【0010】さらに、請求項4に係る発明は、請求項1
に係る発明において、蒸気加減弁出口の蒸気圧信号と発
電機端出力信号によってノズル板の取付角度を変更する
ようにしたことを特徴とする。
Further, the invention according to claim 4 is the invention according to claim 1.
In the invention according to the fifth aspect, the mounting angle of the nozzle plate is changed according to the steam pressure signal at the steam control valve outlet and the generator end output signal.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の実施の形態について説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0012】図1は、本発明に係る地熱蒸気タービンの
概略構成を示す断面図であって、両サイドに膨張する蒸
気通路部1を一つのタービンロータ(タービン軸)2に
まとめて一つのタービンケーシング3に収容させたシン
グルケーシングダブルフロータイプのものを示す。
FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration of a geothermal steam turbine according to the present invention, in which a steam passage portion 1 expanding on both sides is combined into one turbine rotor (turbine shaft) 2 to form one turbine. The single-casing double-flow type housing accommodated in the casing 3 is shown.

【0013】タービンロータ2は、タービンノズル4と
タービン動翼5とを組合せたタービン段落6を備え、各
タービン段落6を蒸気の流れ方向に沿って複数段に形成
する、いわゆる軸線タイプになっている。
The turbine rotor 2 is provided with a turbine stage 6 in which a turbine nozzle 4 and a turbine blade 5 are combined, and is a so-called axial type in which each turbine stage 6 is formed in a plurality of stages along the flow direction of steam. I have.

【0014】上記タービンノズル4とタービン動翼5か
ら形成されるタービン段落6は蒸気の熱エネルギを出力
として取り出す蒸気タービンとして重要な構成要素であ
り、そのうちタービンノズル4は、蒸気通路部1内で規
定の蒸気を膨張させて蒸気に速度エネルギを与えるとと
もに、流れの向きを変えて回転方向の運動量を作り出す
働きをしている。
The turbine stage 6 formed by the turbine nozzle 4 and the turbine rotor blade 5 is an important component as a steam turbine for extracting heat energy of steam as an output. It acts to expand the prescribed steam to give velocity energy to the steam and change the direction of the flow to create momentum in the rotational direction.

【0015】また、タービンノズル4は一般的に二つ割
りのノズルダイアフラム構造が採用されていて、ノズル
ダイアフラム外輪7及びノズルダイアフラム内輪8とノ
ズル板9によって構成され、ノズル板9がノズルダイア
フラム外輪7及びノズルダイアフラム内輪8に溶接固定
されている。そして、上記ノズル板9は規定の蒸気条件
に対して最適になるようにノズルスロート面積が決定さ
れ、そのためにノズル板の取付角度も規定値に決定され
ている。
The turbine nozzle 4 generally employs a two-piece nozzle diaphragm structure, which is constituted by a nozzle diaphragm outer ring 7, a nozzle diaphragm inner ring 8 and a nozzle plate 9, and the nozzle plate 9 is formed by a nozzle diaphragm outer ring 7 and a nozzle plate. It is fixed to the diaphragm inner ring 8 by welding. The nozzle throat area of the nozzle plate 9 is determined so as to be optimal with respect to a specified steam condition, and the mounting angle of the nozzle plate is also determined to a specified value.

【0016】ところで、地熱蒸気タービン発電システム
では、井戸元の原因により主蒸気圧力が低下すると、蒸
気加減弁が全開しても、ノズルスロート面積が固定され
ているために初段ノズル入口蒸気圧力と蒸気加減弁前圧
力で一義的に決まるタービン呑込み蒸気流量まで低下し
出力が低下する。
In the geothermal steam turbine power generation system, when the main steam pressure decreases due to a well source, even if the steam control valve is fully opened, the nozzle throat area is fixed, so that the steam pressure at the inlet of the first stage nozzle and the steam pressure are reduced. The turbine intake steam flow rate, which is uniquely determined by the pre-adjustment valve pressure, decreases, and the output decreases.

【0017】また、主蒸気圧力は低下せずに蒸気流量が
低下すると、ノズルスロート面積が固定されているため
に蒸気加減弁出口の蒸気圧力(初段ノズル入口蒸気圧
力)も低下して、有効熱落差も同時に低下してしまいタ
ービン出力は大きく低下してしまう。
When the steam flow rate is reduced without reducing the main steam pressure, the steam pressure at the steam control valve outlet (first stage nozzle inlet steam pressure) is also reduced due to the fixed nozzle throat area, and the effective heat is reduced. The head also decreases at the same time, and the turbine output greatly decreases.

【0018】また、初段、2段ノズル板にスケールが堆
積してノズルスロート面積が減少すると、蒸気加減弁出
口の蒸気圧力が上昇し、蒸気加減弁が全開してもタービ
ン呑込み蒸気流量が低下し出力が低下してしまう。
Further, when the scale is deposited on the first and second stage nozzle plates and the nozzle throat area is reduced, the steam pressure at the outlet of the steam control valve rises, and even if the steam control valve is fully opened, the steam flow rate into the turbine drops. Output will decrease.

【0019】本発明は、このような点に鑑み、初段ノズ
ル板の取付角度を変更できるようにしたものである。
The present invention has been made in view of such a point, and is capable of changing the mounting angle of the first stage nozzle plate.

【0020】図2はノズル板9の取付部の構成を示す図
であって、ノズル板9の両端にはそれぞれ中心軸10
a,10bが一体的に形成されており、中心軸10aが
ノズルダイアフラム外輪7に軸支され、中心軸10bが
ノズルダイアフラム内輪8に軸支され、上記ノズル板9
が上記中心軸10a,10bを中心として回動し得るよ
うにしてある。
FIG. 2 is a view showing the structure of the mounting portion of the nozzle plate 9.
a and 10b are integrally formed, the central axis 10a is pivotally supported by the nozzle diaphragm outer ring 7, the central axis 10b is pivotally supported by the nozzle diaphragm inner ring 8, and the nozzle plate 9 is formed.
Can rotate about the central axes 10a and 10b.

【0021】上記ノズルダイアフラム外輪7に軸支され
た中心軸10aには連結棒11の一端が連結され、その
連結棒11の他端が、上下半分割されタービン軸2と同
心状の駆動リング12にピン12aにより連結されてい
る。すなわち、図3に示すように、駆動リング12に各
ノズル板9に対応する複数個の連結棒11が揺動可能に
連結され、その連結棒11の先端に設けられた連結棒1
1の軸線に直交する切欠きスロット部11aが、中心軸
10aの外面に形成された平行面部10a1 に嵌合され
ている。
One end of a connecting rod 11 is connected to a center shaft 10a pivotally supported by the nozzle diaphragm outer ring 7, and the other end of the connecting rod 11 is divided into upper and lower halves to form a drive ring 12 concentric with the turbine shaft 2. Are connected by pins 12a. That is, as shown in FIG. 3, a plurality of connecting rods 11 corresponding to the respective nozzle plates 9 are swingably connected to the drive ring 12, and the connecting rods 1 provided at the tips of the connecting rods 11.
A notch slot portion 11a orthogonal to one axis is fitted to a parallel surface portion 10a1 formed on the outer surface of the central shaft 10a.

【0022】一方、上記駆動リング12には、図4に示
すように、タービンケーシング3外に引き出された駆動
棒13が連結されており、その駆動棒13を作動させる
ことによって、駆動リング12が周方向に駆動されるよ
うにしてある。
On the other hand, a drive rod 13 drawn out of the turbine casing 3 is connected to the drive ring 12, as shown in FIG. It is designed to be driven in the circumferential direction.

【0023】したがって、駆動リング12が図3におい
て矢印方向に駆動されると、それに応じて各連結棒11
がピン12aを中心として傾動し、これにより上記切欠
きスロット部11aと平行面部10a1 との係合により
中心軸10a及びノズル板9が矢印で示すように中心軸
10aの軸心回りに回動され、その取付角度θが変化さ
れる。
Accordingly, when the drive ring 12 is driven in the direction of the arrow in FIG.
Is tilted about the pin 12a, whereby the central shaft 10a and the nozzle plate 9 are rotated about the central axis of the central shaft 10a as shown by arrows by engagement of the notch slot portion 11a and the parallel surface portion 10a1. , Its mounting angle θ is changed.

【0024】このように、本発明においては、地熱蒸気
をエネルギ源とした蒸気タービンに特有な出力を低下さ
せる要因が生じた場合、初段ノズル板9の取付角度θを
タービン外部より変更することにより、その蒸気タービ
ンの出力を可能な限り増加させ安定な運転を行わせるこ
とができる。
As described above, in the present invention, when a factor that lowers the output specific to a steam turbine using geothermal steam as an energy source occurs, the mounting angle θ of the first stage nozzle plate 9 is changed from outside the turbine. In addition, the output of the steam turbine can be increased as much as possible to perform stable operation.

【0025】ところで、上記実施の形態においては、初
段ノズル板9の取付角度を変更させるようにしたものを
示したが、2段ノズル板の取付角度も同様な機構によっ
て変更させることもできる。しかして、この場合には、
初段ノズル板の取付角度のみの変更の場合に比べ、より
効果的に蒸気タービン出力を可能な限り増加させ安定な
運転を行わせることができる。
By the way, in the above embodiment, the mounting angle of the first-stage nozzle plate 9 is changed, but the mounting angle of the second-stage nozzle plate can be changed by a similar mechanism. So, in this case,
Compared to a case where only the mounting angle of the first stage nozzle plate is changed, it is possible to more effectively increase the steam turbine output as much as possible and to perform a stable operation.

【0026】図5は本発明の他の実施の形態を示す図で
あり、地熱蒸気が蒸気加減弁15を経て地熱蒸気タービ
ン16に供給されると、その蒸気が地熱蒸気タービン1
6で仕事を行い、発電機17を駆動し、発電が行われ
る。一方、地熱蒸気タービン16で仕事を行った蒸気は
復水器18で復水される。
FIG. 5 is a view showing another embodiment of the present invention. When geothermal steam is supplied to a geothermal steam turbine 16 via a steam control valve 15, the steam is supplied to the geothermal steam turbine 1.
The work is performed at 6, and the generator 17 is driven to generate power. On the other hand, steam that has performed work in the geothermal steam turbine 16 is condensed in the condenser 18.

【0027】ところで、蒸気加減弁15の開度信号19
及び発電機端出力信号20はコントローラ21に入力さ
れており、上記蒸気加減弁開度信号19に基づいて、発
電機端出力が最大限に保持できるように初段ノズル板の
取付角度が制御されるようにしてある。
By the way, the opening signal 19 of the steam control valve 15
The generator end output signal 20 is input to the controller 21, and the mounting angle of the first stage nozzle plate is controlled based on the steam control valve opening degree signal 19 so that the generator end output can be held to the maximum. It is like that.

【0028】すなわち、蒸気加減弁15は全開状態で運
転するのが蒸気タービンにとっては蒸気加減弁前後の圧
力損失が最小となるため効率が最も良いが、主蒸気圧力
が低下すると、タービン呑込み蒸気の重量流量が低下し
て出力が低下してしまう。そこで、蒸気加減弁15が全
開状態で出力が低下している場合には、初段ノズルのス
ロート面積が拡大する方向にノズル板の取付角度が制御
される。しかして、このノズル板の取付角度の制御によ
ってタービン呑込み蒸気量が増加され出力が増加され
る。
That is, operating the steam control valve 15 in the fully open state is the most efficient for the steam turbine because the pressure loss before and after the steam control valve is minimized. , The weight flow rate decreases and the output decreases. Therefore, when the output is reduced when the steam control valve 15 is fully opened, the mounting angle of the nozzle plate is controlled in a direction in which the throat area of the first stage nozzle increases. Thus, by controlling the mounting angle of the nozzle plate, the amount of steam swallowed by the turbine is increased and the output is increased.

【0029】また、主蒸気量が減少して、蒸気加減弁1
5の開度が開方向に変化し、出力が低下してきた場合に
は、初段ノズルのスロート面積を縮少する方向に初段ノ
ズル板の取付角度が制御される。しかして、蒸気加減弁
出口圧すなわち初段ノズル入口蒸気圧が増大され、蒸気
加減弁15が全開され、有効熱落差が増大し、蒸気ター
ビン効率が改善されることによって出力が増加される。
このように、本実施の形態においては、蒸気加減弁開度
信号19と発電機端出力信号20に応じて初段ノズル板
の取付角度をタービンの運転中に制御するようにしたの
で、地熱蒸気をエネルギ源とした蒸気タービンに特有な
出力を低下させる要因に対して、蒸気タービンの出力を
可能な限り増加させ安定な運転を行わせることができ
る。
Further, the main steam amount decreases, and the steam control valve 1
When the opening degree of the nozzle 5 changes in the opening direction and the output decreases, the mounting angle of the first stage nozzle plate is controlled in a direction to reduce the throat area of the first stage nozzle. Thus, the steam control valve outlet pressure, that is, the first stage nozzle inlet steam pressure is increased, the steam control valve 15 is fully opened, the effective heat head is increased, and the output is increased by improving the steam turbine efficiency.
As described above, in the present embodiment, the mounting angle of the first stage nozzle plate is controlled during the operation of the turbine according to the steam control valve opening signal 19 and the generator end output signal 20, so that the geothermal steam is With respect to a factor that lowers the output specific to the steam turbine used as the energy source, the output of the steam turbine can be increased as much as possible and stable operation can be performed.

【0030】ところで、上記実施の形態においては、コ
ントローラ21によって初段ノズル板の取付角度を制御
するもののみを示したが、初段ノズル板とともに2段ノ
ズル板の取付角度をコントローラ21により制御するよ
うにしてもよい。しかして、この場合には初段ノズル板
のみの制御に比べ、より効果的に蒸気タービンの出力を
増加させることができる。
In the above embodiment, only the controller 21 controls the mounting angle of the first stage nozzle plate. However, the controller 21 controls the mounting angle of the second stage nozzle plate together with the first stage nozzle plate. You may. Thus, in this case, the output of the steam turbine can be more effectively increased as compared with the control of only the first stage nozzle plate.

【0031】図6は、本発明のさらに他の実施の形態を
示す図であり、蒸気加減弁15の出口蒸気圧力信号22
と発電機端出力信号20がコントローラ21に入力さ
れ、その両信号に応じて初段ノズル板の取付角度が制御
されるようにしてある。
FIG. 6 is a diagram showing still another embodiment of the present invention, in which an outlet steam pressure signal 22 of the steam control valve 15 is provided.
And the generator end output signal 20 are input to the controller 21 so that the mounting angle of the first stage nozzle plate is controlled in accordance with both signals.

【0032】すなわち、蒸気加減弁15は全開状態で運
転するのが蒸気タービンにとって蒸気加減弁前後の圧力
損失が最少となるため効率が最も良いが、通常は機器の
設計マージン及び制御性を考慮して、定格運転時には蒸
気加減弁が全開より若干絞り加減で運転される。したが
って、初段、2段ノズル板にスケールが堆積してノズル
スロート面積が減少すると、蒸気加減弁出口の蒸気圧力
(初段ノズル入口蒸気圧力)が上昇し、タービン呑込み
蒸気流量を確保するために蒸気加減弁15が開方向に作
動し、最終的には全開してしまう。したがって、更にス
ケールが堆積し蒸気加減弁出口の蒸気圧力が上昇する
と、タービン呑込み蒸気流量が低下し出力が低下してし
まう。
That is, operating the steam control valve 15 in the fully open state is the most efficient because the pressure loss before and after the steam control valve is minimized for the steam turbine, but usually, the design margin and controllability of the equipment are taken into consideration. Thus, at the time of rated operation, the steam control valve is operated with the throttle slightly adjusted from the fully opened state. Therefore, when the scale is deposited on the first-stage and second-stage nozzle plates and the nozzle throat area is reduced, the steam pressure at the steam control valve outlet (first-stage nozzle inlet steam pressure) increases, and the steam is swept in order to secure the turbine intake steam flow. The control valve 15 operates in the opening direction, and eventually opens fully. Therefore, when the scale further accumulates and the steam pressure at the steam control valve outlet rises, the turbine intake steam flow rate decreases and the output decreases.

【0033】そこで、蒸気加減弁出口の蒸気圧力の上昇
傾向が感知されるとともに出力が低下しているときに
は、初段ノズルスロート面積を拡大する方向に初段ノズ
ル板の取付角度がコントローラ21によって制御され
る。したがって、蒸気加減弁出口の蒸気圧力が低下さ
れ、タービン呑込み蒸気量が増加され、出力が増加され
る。しかして、この場合も蒸気タービンの出力を可能な
限り増加させることができる。また、この場合も初段ノ
ズル板のみならず、2段ノズル板もともにその取付角度
を制御するようにすることもできる。
Therefore, when the tendency of increasing the steam pressure at the outlet of the steam control valve is sensed and the output is decreasing, the mounting angle of the first-stage nozzle plate is controlled by the controller 21 in a direction to increase the area of the first-stage nozzle throat. . Therefore, the steam pressure at the outlet of the steam control valve is reduced, the amount of steam taken in by the turbine is increased, and the output is increased. Thus, also in this case, the output of the steam turbine can be increased as much as possible. Also in this case, not only the first-stage nozzle plate but also the two-stage nozzle plate can be controlled in the mounting angle.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上の説明のとおり、本発明に係る蒸気
タービンは、初段または初段および2段ノズル板の取付
角度を変更できるようにしたので、ノズルスロート面積
を調整でき、地熱蒸気タービン発電システムでの井戸元
の原因による主蒸気圧力の低下に起因する蒸気加減弁の
全開においてのタービン呑込み蒸気の重量流量の低下を
防ぎ、出力が低下するのを抑えることができる。また、
初段、2段ノズルにスケールが堆積してノズルスロート
面積が減少して、蒸気加減弁出口の蒸気圧力(初段ノズ
ル入口蒸気圧力)が上昇し、蒸気加減弁が全開してもタ
ービン呑込み蒸気流量が低下し出力が低下してしまうこ
とをノズルスロート面積の調整によって防ぐことができ
る。また、主蒸気圧力は低下せずに、蒸気流量が低下し
た場合の蒸気加減弁出口の蒸気圧力(初段ノズル入口蒸
気圧)の低下に伴う有効熱落差の低下によるタービン出
力の低下もノズルスロート面積の調整によって防ぐこと
ができる。
As described above, in the steam turbine according to the present invention, since the mounting angle of the first stage or the first stage and the second stage nozzle plate can be changed, the nozzle throat area can be adjusted, and the geothermal steam turbine power generation system can be used. It is possible to prevent a decrease in the weight flow rate of the steam swallowed by the turbine when the steam control valve is fully opened due to a decrease in the main steam pressure due to the cause of the well, thereby suppressing a decrease in output. Also,
Scale builds up in the first and second stage nozzles, reducing the nozzle throat area and increasing the steam pressure at the steam control valve outlet (first stage nozzle inlet steam pressure). It is possible to prevent the output from decreasing due to the decrease in the nozzle throat by adjusting the nozzle throat area. In addition, when the main steam pressure does not decrease and the steam flow rate decreases, the turbine output decreases due to the decrease in the effective heat drop due to the decrease in the steam pressure at the steam control valve outlet (first stage nozzle inlet steam pressure). Can be prevented.

【0035】また、本発明に係る蒸気タービンは、ノズ
ル板の取付角度を蒸気加減弁開度信号或は蒸気加減弁出
口の蒸気圧力信号によって制御するようにした場合に
は、タービンの運転中にその制御を行うことができ、地
熱蒸気をエネルギ源とした蒸気タービンに特有な出力を
低下させる要因に対して、その蒸気タービンに出力を可
能な限り増加させ安定な運転を行わせることができる。
In the steam turbine according to the present invention, when the mounting angle of the nozzle plate is controlled by the steam control valve opening signal or the steam pressure signal at the steam control valve outlet, the steam turbine is operated during the operation of the turbine. This control can be performed, and for a factor that lowers the output specific to a steam turbine using geothermal steam as an energy source, the output can be increased by the steam turbine as much as possible and a stable operation can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る蒸気タービンの概略構成を示す断
面図。
FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration of a steam turbine according to the present invention.

【図2】本発明に係る蒸気タービンの第1実施形態を示
す部分断面図。
FIG. 2 is a partial sectional view showing a first embodiment of the steam turbine according to the present invention.

【図3】図2のA−A矢視線に沿う断面図。FIG. 3 is a sectional view taken along the line AA of FIG. 2;

【図4】図2のB−B矢視線に沿う断面図。FIG. 4 is a sectional view taken along the line BB of FIG. 2;

【図5】本発明に係る蒸気タービンの他の実施形態を示
すシステム概略模式図。
FIG. 5 is a schematic system diagram showing another embodiment of the steam turbine according to the present invention.

【図6】本発明に係る蒸気タービンのさらに他の実施形
態を示すシステム概略模式図。
FIG. 6 is a schematic system diagram showing still another embodiment of the steam turbine according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 蒸気通路部 2 タービンロータ(タービン軸) 3 タービンケーシング 4 タービンノズル 5 タービン動翼 6 タービン段落 7 ノズルダイアフラム外輪 8 ノズルダイアフラム内輪 9 ノズル板 10a,10b 中心軸 11 連結棒 12 駆動リング 13 駆動棒 15 蒸気加減弁 16 地熱蒸気タービン 17 発電機 18 復水器 19 蒸気加減弁開度信号 20 発電機端出力信号 21 コントローラー 22 蒸気加減弁出口の蒸気圧力信号 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Steam passage part 2 Turbine rotor (turbine shaft) 3 Turbine casing 4 Turbine nozzle 5 Turbine rotor blade 6 Turbine stage 7 Nozzle diaphragm outer ring 8 Nozzle diaphragm inner ring 9 Nozzle plate 10a, 10b Central axis 11 Connecting rod 12 Drive ring 13 Drive rod 15 Steam control valve 16 Geothermal steam turbine 17 Generator 18 Condenser 19 Steam control valve opening signal 20 Generator output signal 21 Controller 22 Steam pressure signal at steam control valve outlet

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】地熱蒸気をエネルギ源とし、蒸気の熱エネ
ルギを出力として取り出すタービンノズルとタービン動
翼とを組合せたタービン段落を複数段に形成した蒸気タ
ービンにおいて、上記タービン段落のうち、初段ノズ
ル、或は初段ノズルと2段ノズルにおけるノズル板の取
付角度を変更調節可能としたことを特徴とする、蒸気タ
ービン。
1. A steam turbine in which a turbine stage combining a turbine nozzle for extracting geothermal steam as an energy source and extracting thermal energy of steam as an output and a turbine rotor blade is formed in a plurality of stages. A steam turbine, wherein a mounting angle of a nozzle plate between a first stage nozzle and a second stage nozzle can be changed and adjusted.
【請求項2】ノズル板をそのノズル板にそれぞれ設けら
れた中心軸を介してノズルダイアフラム内輪及びノズル
ダイアフラム外輪に回動可能に取り付けるとともに、上
記各ノズルの中心軸を連結棒を介して外部から操作可能
な駆動リングに連結したことを特徴とする、請求項1記
載の蒸気タービン。
2. A nozzle plate is rotatably mounted on a nozzle diaphragm inner ring and a nozzle diaphragm outer ring via central axes provided on the nozzle plate, and the central axes of the nozzles are externally connected via connecting rods. The steam turbine according to claim 1, wherein the steam turbine is connected to an operable drive ring.
【請求項3】蒸気加減弁開度信号と発電機端出力によっ
てノズル板の取付角度を変更するようにしたことを特徴
とする、請求項1記載の蒸気タービン。
3. The steam turbine according to claim 1, wherein the mounting angle of the nozzle plate is changed by a steam control valve opening signal and a generator output.
【請求項4】蒸気加減弁出口の蒸気圧力信号と発電機端
出力信号によってノズル板の取付角度を変更するように
したことを特徴とする、請求項1記載の蒸気タービン。
4. The steam turbine according to claim 1, wherein the mounting angle of the nozzle plate is changed according to a steam pressure signal at a steam control valve outlet and a generator end output signal.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP7265649B2 (en) 2019-04-05 2023-04-26 ヌオーヴォ・ピニォーネ・テクノロジー・ソチエタ・レスポンサビリタ・リミタータ Steam turbine with rotatable stator blades
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