JP2003535251A - 多段蒸気タービンの無負荷又は軽負荷運転時の運転方法と装置 - Google Patents
多段蒸気タービンの無負荷又は軽負荷運転時の運転方法と装置Info
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Abstract
Description
ビンにおける無負荷又は軽負荷運転時の運転方法に関する。また本発明は、特に
この方法を実施すべく多段蒸気タービンの無負荷又は軽負荷運転時に個々の段に
蒸気を分配する装置に関する。
ッシェ クラフトアンラーゲン(Thermische Kraftanlagen)」、第2版、スプリン
ゲル出版、1985年に記載されている。エンタルピーおよび他の熱力学的量の
計算詳細は、例えば「 テヒニッシェ フォルメルン フュア ディ プラキシ
ス(Technische Formeln fur die Praxis)」、第24版、ライプツィッヒ、VE
B ファッハブーフ出版、1984年から理解できる。
の短縮は、できるだけ全ての段に同時にできるだけ多量の蒸気質量流を供給する
ことによってのみ達成される。できるだけ短時間の始動ために必要な蒸気タービ
ンの予熱は、蒸気の供給によってのみ達成される。もっとも蒸気質量流の供給に
より、タービンで発生する出力が無負荷運転出力を超過してはならない。無負荷
運転出力を超過すると、蒸気タービンの回転数が手に負えない程に増大してしま
う。従って、全体として導入する総蒸気質量流が制限される。
きな通風出力は高い排気温度を生じさせる。従って、その温度が許容できないほ
ど高くなることを防止すべく、高圧段に多量の部分蒸気質量流を導入せねばなら
ない。尤も、特に低圧段の横断面積が大きく、低圧段の翼に対し新しい材料、例
えばチタンを採用する場合、低圧段も比較的大きな蒸気質量流を要求する。また
中圧段も部分蒸気質量流を必要とする。
荷運転出力よりかなり大きくなる。従って、無負荷運転が可能なように、予測に
基づき蒸気質量流を分配することが試みられている。この場合、高圧段と中・低
圧複合段を通る蒸気質量流は、出力が必要な無負荷運転出力を超えないように割
り当てられる。ただ高圧段の過熱は、排気側に生ずる温度を監視することで防げ
る。中・低圧複合段には少量の蒸気質量流しか任せられない。中・低圧複合段に
おける蒸気質量流が不十分か、高圧段の排気側温度が所定の値を超過していると
き、高圧段の部分閉鎖した高速遮断弁が開かれる。従って、少なくとも高圧段は
十分に予熱されない。この不十分な予熱のため、必然的に始動時間が長引く。
ービンの全ての段を良好に予熱できる方法と装置を提供することにある。
給を、該段ができるだけ小さな出力を生ずるよう選定することで解決される。
蒸気の供給は、多段のうちの一つの段ができるだけ僅かな出力しか発生しないよ
うに行う。即ち、その段はごく僅かな出力しか発生せず、残りの段に比較的多く
の蒸気質量流を供給できる。従って、全ての段を確実に予熱し、これに伴い、短
い始動時間を実現できる。
の蒸気のエンタルピーとを求め、入口と出口との間のエンタルピー差を最小にす
るとよい。前記一つの段で発生する出力は、エンタルピー差に正比例する。従っ
て、エンタルピー差を最小にすることで、蒸気質量流が同じであるか、それどこ
ろか増大していても、発生出力は最小になる。
の段からの出口の蒸気温度とを測定し、それから入口と出口の間のエンタルピー
差を求める。この結果、蒸気温度を簡単に測定でき、測定費用が減少する。
下を補助的に測定し、入口と出口との間のエンタルピー差を計算する際に考慮す
るとよい。その段を流れる蒸気のエンタルピーは圧力と温度に関係する。従って
圧力と温度とを考慮することで、温度だけを考慮する場合よりも、エンタルピー
差を精確に算定できる。
ピーと該段からの出口における蒸気のエンタルピーを測定する。蒸気のエンタル
ピーの測定に適した方法は、例えば本件出願人出願の国際公開第99/1588
7号パンフレットに記載してある。このパンフレットでは、高温蒸気、即ち過熱
蒸気のエンタルピーを求めるため、独国特許出願公開第1046068号明細書
を参照するよう指摘している。これに対し、国際公開第99/15887号パン
フレットは、湿り蒸気のエンタルピーを求める測定および計算方法に関する。サ
ンプル採取のため、湿り蒸気の部分体積流を基準ガスと混合物の形にまとめ、部
分体積流の液状成分を完全に蒸発させる。測定した物理量を参照し、基準ガスと
混合物のエンタルピーを求め、そこから湿り蒸気のエンタルピーを算出する。国
際公開第99/15887号パンフレットと独国特許出願公開第1046068
号明細書の開示内容は、本件出願の開示内容に含むものとする。
ルピー差を最小にすべく変化させる。前記一つの段の前部で、導入された蒸気質
量流が膨張により出力を発生する。排気側で蒸気質量流は再び圧縮され、これに
より出力を消費する。導入される蒸気質量流の変化に伴い両過程がバランスし、
これにより、エンタルピー差が最小になる。
よい。このため、入口と出口との間のエンタルピー差を零にする必要がある。従
って、前記一つの段を流れる蒸気質量流は全く出力を供給せず、ただ予熱のため
に使われる。蒸気タービンの残りの段は、無負荷運転出力を克服すべく完全蒸気
質量流を供給される。従って、全ての段に最大の蒸気質量流を供給し、最良に予
熱できる。この結果、始動時間が非常に短縮される。
装置が、多段の内の一つの段に導入される蒸気質量流のエンタルピーを検出する
第1測定点と、前記一つの段から流出する蒸気質量流のエンタルピーを検出する
第2測定点と、エンタルピー差を求める比較装置と、前記一つの段に導入される
蒸気質量流を調整する弁装置とを備えることで解決される。
度等のエンタルピーに関係するパラメータを測定することで、エンタルピー差を
求める。その差は、導入する蒸気質量流を調整する弁装置で調整できる。
部分には同一符号を付してある。
高圧段11と、中・低圧複合段12とを軸13を経て互いに結合し、電流を発生
すべく発電機14を駆動する。軸13と発電機14は図示しない装置を経て互い
に連結する。駆動および無負荷運転時に必要な蒸気の発生のため、ボイラ15を
利用する。中・低圧複合段12の下流に、流出蒸気を凝縮する復水器16を設け
ている。復水は、ポンプ17、中・低圧加熱器1および2つの高圧加熱器19、
20を経てボイラ15に戻す。運転中の効率を高めるため、再熱器21と給水加
熱器A、B、C、D、nを設けている。上述の構成要素とその機能は当該技術者
に周知であり、ここでは詳述しない。
量流上ドット付mが分割される。第1蒸気質量流上ドット付m1は高圧段11に
導入され、残留蒸気質量流上ドット付m2は高圧段11を迂回して再熱器21に
直接導かれる。中・低圧段12に蒸気質量流上ドット付m3が供給される。残留
蒸気質量流上ドット付m4は、中・低圧段12を迂回して復水器16に直接導か
れる。蒸気質量流上ドット付m1、上ドット付m3を調整すべく弁22、23、2
4が使われる。蒸気質量流上ドット付m2と上ドット付m4は、蒸気質量流上ドッ
ト付m1と上ドット付m3の調整により自動的に生ずる。
に等エントロピー膨張(断熱膨張)と仮定した場合、高圧段11で発生する出力
は次式で表される。
におけるエンタルピー、Δhは両測定点25、26間のエンタルピー差である。
力Pはエンタルピー差Δhに正比例する。この出力は機械損失を除いても表され
る。従ってその出力Pを最小にするには、エンタルピー差Δhを最小にし、でき
ればΔh=0にせねばならない。
温度T1を測定点25で測定する。下流でも測定点26で温度測定を行い、この
測定点26で高圧段11の排気温度T2を検出する。両測定点25、26間の圧
力差Δpを適当な装置(図示せず)で同時に求めるとよい。測定温度T1、T2と
測定圧力差Δpを、両測定点25、26間のエンタルピー差Δhを計算する調整
器27に導く。その結果に応じ弁22を制御し、この結果、蒸気質量流上ドット
付m1を求めたエンタルピー差Δhに応じて調整する。高圧段11での収支バラ
ンスは、主にエンタルピーに依存して弁を加減制御すべく利用する調整器27に
より排気温度T2を絞られた主蒸気温度に相当する値にすることで達成する。即
ち、弁22による蒸気質量流上ドット付mの絞りにより、それに応じて絞られた
温度T1の蒸気質量流上ドット付m1を用意し、高圧段11に導入する。弁22の
絞り作用(絞り効果)を、所望の温度T1、T2を得るべく的確に利用する。
けでなく、エンタルピー差Δhを最小にする他のあらゆる適当な処置を意味して
いる。即ち、例えば調整器27にプログラミングされた表との対比をも含む。
調整器27は弁22を経て中・低圧複合段12を通る蒸気質量流上ドット付m3
を、所定の無負荷運転出力および高圧段11で発生される出力に応じ制御する。
精度を高めるため、再熱器の上流又は他の適当な位置に、温度および/又は圧力
を検出する別の測定点が設けられる。
示す。図2の実施例では、測定点25、26でエンタルピーh1、h2を直接測定
し、次に調整器27でエンタルピー差Δhを求める。該差Δhに応じ、弁22、
23を調整器27で制御する。この結果、高圧段11で生ずる出力Pが最小にな
り、同時に中・低圧複合段12を通る蒸気質量流上ドット付m3が最大になる。
ないように行う。この方法は、全ての段11、12に各々可能な最大蒸気質量流
上ドット付m1、上ドット付m3を供給することを可能にする。このため、全ての
段11、12の良好な予熱、従って短い始動時間が達成される。無負荷運転出力
の超過と蒸気タービン10の回転数の許容不能な増大とを、確実に回避できる。
Claims (8)
- 【請求項1】 全ての段(11、12)に蒸気を供給して無負荷又は軽負荷
運転する、多段蒸気タービンの無負荷又は軽負荷運転時の運転方法において、一
つの段(11)への蒸気供給量を、該段(11)ができるだけ小さな出力を発生
するように選定することを特徴とする方法。 - 【請求項2】 前記一つの段(11)への入口(25)における蒸気のエン
タルピー(h1)と、前記一つの段(11)からの出口(26)における蒸気の
エンタルピー(h2)とを求め、入口(25)と出口(26)との間のエンタル
ピー差(Δh)を最小にすることを特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 前記一つの段(11)への入口(25)の蒸気温度(T1)
と、前記一つの段(11)からの出口(26)の蒸気温度(T2)とを測定し、
両者から前記入口(25)と出口(26)との間のエンタルピー差(Δh)を計
算することを特徴とする請求項2記載の方法。 - 【請求項4】 前記一つの段(11)への入口(25)と、該段(11)か
らの出口(26)との間の圧力降下(Δp)を補助的に測定し、入口(25)と
出口(26)との間のエンタルピー差(Δh)を計算する際に考慮することを特
徴とする請求項3記載の方法。 - 【請求項5】 前記一つの段(11)への入口(25)の蒸気のエンタルピ
ー(h1)と、該段(11)からの出口(26)における蒸気のエンタルピー(
h2)とを測定することを特徴とする請求項2記載の方法。 - 【請求項6】 前記一つの段(11)に導入する蒸気質量流(上ドット付m1 )を、エンタルピー差(Δh)を最小にすべく変化させることを特徴とする請
求項1から5の1つに記載の方法。 - 【請求項7】 前記一つの段(11)への蒸気供給を、該段が全く出力を発
生しないよう調整することを特徴とする請求項1から6の1つに記載の方法。 - 【請求項8】 特に請求項1から7の1つに記載の方法を実施するために多
段蒸気タービン(10)の無負荷又は軽負荷運転時に個々の段(11、12)に
蒸気を分配する装置において、該装置が、多段のうちの一つの段(11)に導入
する蒸気質量流(上ドット付m1)のエンタルピー(h1)を検出する第1測定点
(25)と、前記一つの段(11)から流出する蒸気質量流(上ドット付m2)
のエンタルピー(h2)を検出する第2測定点(26)と、第1、第2の両測定
点(25、26)間のエンタルピー差(Δh)を求める比較装置(27)と、前
記一つの段(11)に導入される蒸気質量流(上ドット付m1)を調整する弁装
置(22)とを有することを特徴とする装置。
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