JP2004518050A - 蒸気タービンを調整する方法及び蒸気タービン - Google Patents

Abstract

本発明は蒸気タービン（１）を調整する方法であって、蒸気タービン（１）の蒸気が、少なくとも３つの弁を介して供給され、調整弁（９，１１）としての１つの弁を調節し、制御弁（１３，１５）としての少なくとも２つの弁を制御する方法に関する。

Description

【０００１】
本発明は、蒸気タービンを調整する方法において、蒸気タービンの蒸気が少なくとも３つの弁を介して供給される形式のものに関する。本発明はさらに、蒸気流入を調整するための弁群を備えた蒸気タービンに関する。
【０００２】
蒸気タービンを調整する方法は、ヨハネス・ダスチヒとハインツ・ウンベハウヘン、マーティン・ベンアウアーとヘリベルト・ヴェルテス（Ｊｏｈａｎｎｅｓ Ｄａｓｔｙｃｈ ｕｎｄ Ｈｅｉｎｚ Ｕｎｂｅｈａｕｅｎ， Ｍａｒｔｉｎ Ｂｅｎｎａｕｅｒ ｕｎｄ Ｈｅｒｉｂｅｒｔ Ｗｅｒｔｈｅｓ， ＡＴＰ ４１ （１９９９） ， Ｈｅｆｔ ５）による論文 ”Ｐｒａｘｉｓｇｅｒｅｃｈｔｅ Ａｕｓｌｅｇｕｎｇ ｖｏｎ Ｄｒｅｈｚａｈｌ ｕｎｄ Ｌｅｉｓｔｕｎｇｓｒｅｇｌｅｒｎ ｆｕｅｒ Ｄａｍｐｆｔｕｒｂｉｎｅｎ”から明らかである。蒸気タービンは回転数若しくは出力に応じて調整される。図２に示す回転数及び出力のための調整回路は、回転数／出力調整部（Ｄ−／ＬＲ）、生蒸気−調整弁（ＦＤ−ＳＴＶ）、受容調整弁（ＡＦ−ＳＴＶ）、蒸気発生器（ＤＥ）、及びタービン（Ｔ）のような機能ブロックと、例えば入力信号のための定数、勾配、及び跳躍関数のような要素的なブロックとから成る。電気的な出力を提供するために、ターボ発電器（Ｔｕｒｂｏｓａｔｚ）は蒸気を蒸気発生器から供給され、この場合、蒸気供給は調節弁を介して、必要な出力が得られるように調整される。回転数及び出力の調整は、共通の１つの回転数／出力調整部を介して、選択可能な一定の負荷運転のためにも、並びに無負荷運転時の回転数の調整のためにも行われる。回転数／出力調整部の出力信号は、生蒸気弁と受容調節弁とに作用する。蒸気タービンのこのような調整は、非常に複雑な調整回路と、十分に速い調整を可能にする調節弁とを必要とする。これまでは蒸気流入調整のためには、専ら液力により駆動される調節弁が用いられている。なぜなら、そのような液力式の駆動装置を介してのみ、弁行程の十分に速い調節が可能だからである。
【０００３】
電動機式の駆動装置を備えた蒸気タービンの弁のための動作システムが、世界知的所有権機構第９８／１３６３３号パンフレットにより公知である。このような電動機式の駆動装置は非常に安価であり、さらに液圧油の使用を回避することによって火災危険が減じられる。蒸気弁のためのこのような電動機式の駆動装置は、蒸気導管の急速閉鎖のみが問題となる蒸気タービンの急速閉鎖弁のために使用することができる。しかしながら、蒸気タービン調整のためにはこの電動機式の駆動装置は不適切である。なぜなら、必要な弁行程調節のためには調節時間があまりに短く、弁行程調節があまりに不正確だからである。
【０００４】
そこで本発明の課題は、特に非常に安価で、しかも高い作動確実性を達成できる、蒸気タービンを調整する方法を提供することである。本発明の別の課題は、同じ利点を有する蒸気タービンを提供することである。
【０００５】
方法に対する課題は、蒸気タービンを調整する本発明に基づく方法において、蒸気タービンの蒸気を少なくとも３つの弁を介して供給し、この場合、１つの弁を調整弁として調整し、少なくとも２つの弁を制御弁として制御することによって解決される。
【０００６】
これにより、蒸気タービンを調整する際に、異なる２つのカテゴリの弁を使用するという全く新しい方策が取られている。本発明は、蒸気タービンの効果的で確実かつ迅速な調整のために、これまで通常の見解であったように、全ての弁が調整弁として形成されている必要は決してないという認識から出発している。広範囲にわたるテストの結果、調整弁と制御弁とによるコンビネーションは、蒸気タービンの十分に確実で迅速な調整を実際に可能にするということが、裏付けられた。この場合、制御弁は調整部出力信号に関係して、弁行程の所定の値に調節される。約０の調整差値の保持は、単数、場合によっては複数の調整弁によっても引受けられる。従って、少なくとも２つの調整弁は、極めて単純な制御弁によって代替することができ、これにより調整回路は著しく簡易化される。
【０００７】
Ａ）有利には制御弁は電動機式に駆動される。電動機式の駆動装置は、ほぼ電気油圧制御式の駆動装置に比べて、顕著なコスト的利点を有する。さらに、液圧油の不使用により、火災危険が減じられる。調整弁によって精密調整が引受けられることにより、電動機式の駆動装置の小さな調節力でも調整プロセスに使用するために十分である。
【０００８】
Ｂ）有利には、２つの調整弁と２つの制御弁とが使用されている。通常、蒸気タービンにおける調整プロセスでは４つの弁が使用される。原理的には、新しい調整コンセプトに基づき１つの調整弁で十分であり、該調整弁が３つの制御弁と協働する。しかし、より自由に使用できることを考慮して、２つの調整弁と２つの制御弁とを使用すると有利である。
【０００９】
Ｃ）蒸気タービンの所定の出力消費での有利な方法においては、まず調整弁が開き、次いで、調整弁の調整のために使用される調整部出力信号が規定された第１の値を越えた場合、かつ正の調整差が生じた場合に、制御弁の１つが開く。さらに有利には、第１の値は最大の調整部出力信号の約１／４のところに位置している。正の調整差は、出力のため若しくはまた回転数の所望の値がまだ得られていないことを表している。
【００１０】
Ｄ）さらに有利には、調整部出力信号が第２の値を越えた場合、かつ正の調整差が生じた場合に、第２の調整弁が開く。調整部出力信号の第２の値は、このとき、調整部出力信号の第１の値よりも大きい。これにより、出力消費の際の別の段階が達成され、この段階で第３の弁、すなわち第２の調整弁が接続される。さらに有利には、調整部出力信号の第２の値は、ここでは、調整部出力信号の最大値の約半分のところに位置している。
【００１１】
Ｅ）有利には、調整部出力信号が第３の値を越えた場合、かつ正の調整差が生じた場合に、第２の制御弁が開く。調整部出力信号の第３の値は、ここでは、調整部出力信号の第２の値を越えたところに位置している。これにより、蒸気タービンの出力消費の際のさらに別の段階が達成され、この段階で第２の制御弁が接続される。調整部出力信号の１００％では、全ての弁が完全に開かれている。
【００１２】
Ｆ）有利には、それぞれの制御弁の閉鎖速度は、調整差のそれぞれの大きさに関係して調節される。調整差は、説明した通り、蒸気タービンの回転数若しくは出力の目標値と実測値との間の差異を表している。調整差が大きい場合には、制御弁は大きい速度で目標位置に移動させられる。調整差が小さい場合には、小さい調節速度で十分である。電動機式の駆動装置にとって、特に周波数変換器が調整差の正負符号に関係して、調整弁のための調節方向を決定してよい。
【００１３】
ＡからＦまでの段落に示す手段は、任意の形で互いに組合わせることができる。
【００１４】
蒸気タービンに対する課題は、本発明によると、蒸気流入を調整するための弁群を備えた本発明に基づく蒸気タービンにおいて、この弁群群が１つの調整弁と、少なくとも２つの制御弁とを有していることにより解決される。
【００１５】
このような蒸気タービンの利点は、蒸気タービンを調整する方法の利点についての前述の説明から明らかである。
【００１６】
有利には制御弁は電動機式の駆動装置を有している。
【００１７】
本発明による実施例を図面に基づいて詳細に説明する。示される図は、概略的であって寸法通りではない。
【００１８】
図１は、蒸気タービン装置図、
図２は、対応する制御配線を備えた一連の蒸気流入弁図、
図３は、蒸気流入弁のための特性曲線図である。
【００１９】
同じ符号は種々異なる図において、同じ意味を有している。
【００２０】
図１は蒸気タービン装置を概略的に示している。蒸気タービン１には、蒸気発生器３からの蒸気が供給管路５を介して供給される。供給管路５には、弁群７が組み込まれている。弁群７は、第１の調整弁９と第２の調整弁１１とを有している。弁群７は、さらに第１の制御弁１３と第２の制御弁１５とを有している。弁群７を介して、蒸気タービン１内に導入される蒸気量が制御される。これは、蒸気タービン１にとって所望の出力若しくは回転数に関係して行われる。このことは、図２及び図３に基づいて詳しく説明する。
【００２１】
図２には、図１の弁群７が対応する制御配線と共に示されている。制御部２１は、回転数若しくは出力の実測値と、回転数若しくは出力の目標値とに関係して、調整差のために適切に調整部出力信号を発する。調整部出力信号は、第１の調整弁９の第１のサーボ増幅器２３に供給される。調整部出力信号は、第２の調整弁１１の第２のサーボ増幅器２７にも供給される。調整部出力信号は、第１の制御弁１３の第１の周波数変換器２５にも供給される。調整部出力信号は、第２の制御弁１５の第２の周波数変換器２９にも供給される。制御方法は図３に基づいて詳しく説明する。
【００２２】
図３は、例として弁９，１１，１３，１５それぞれの弁行程を、調整部出力信号に関係して図表で示したものである。データはそれぞれの最大値をパーセントで示している。特性曲線９Ｋは、第１の調整弁９の弁行程３３の経過を、調整部出力信号３１に関係して示している。特性曲線１３Ｋは、第１の制御弁１３に対応する特性曲線を示している。特性曲線１１Ｋは、第２の調整弁１１に対応する特性曲線を示している。特性曲線１５Ｋは、第２の制御弁１５に対応する特性曲線を示している。第１の調整弁９は、調整部出力信号３１の大きさに比例して開く。調整部出力信号３１が２２，５％の値になると、第１の制御弁１３が開く。調整部出力信号３１が４７，５％の値になると、第１の調整弁９及び第２の制御弁１３のための弁行程３３は１００％である。この時点から、第２の調整弁１１が開く。７２．５％の値になると、第２の制御弁１５はようやく接続される。調整部出力信号３１が１００％の値になると、全ての弁９，１１，１３，１５が完全に開かれている。始動、定格回転数への上昇、及び同期化は、第１の調整弁９によって行われる。調整差の大きさは制御弁１３，１５の開放速度を決定する。負荷低下時には、負の調整差が生じる。負の調整差の大きさは制御弁の閉鎖速度を決定する。図示の実施例において電動機式に駆動される制御弁の調節力の小さいことに基づいて、負荷低下時の調整弁９，１１及び制御弁１３，１５の切換行程「閉鎖」のための応答値は、異なってよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】
蒸気タービン装置図である。
【図２】
対応する調整配線を備えた一連の蒸気流入弁図である。
【図３】
蒸気流入弁のための特性曲線図である。

Claims (9)

1. 蒸気タービン（１）を調整する方法において、蒸気タービン（１）の蒸気を、少なくとも３つの弁（９，１１，１３，１５）を介して供給し、弁（９，１１）の１つを調整弁として調整し、少なくとも２つの弁（１３，１５）を制御弁として制御する、蒸気タービン（１）を制御する方法。
2. 制御弁（１３，１５）を電動機式に駆動する、請求項１記載の方法。
3. ２つの調整弁（９，１１）と２つの制御弁（１３，１５）とを使用する、請求項１記載の方法。
4. 蒸気タービン（１）の出力消費のために、まず調整弁（９，１１）を開き、該調整弁（９，１１）の調整のために使用される調整部出力信号（３１）が、規定された第１の値を超えた場合、かつ正の調整差が生じた場合に、制御弁（１３，１５）の１つを開く、請求項１記載の方法。
5. 調整部出力信号（３１）が第２の値を越えた場合、かつ正の調整差が生じた場合に、第２の調整弁（１１）を開く、請求項４又は３記載の方法。
6. 調整部出力信号（３１）が第３の値を越えた場合、かつ正の調整差が生じた場合に、第２の制御弁（１５）を開く、請求項４又は３記載の方法。
7. それぞれの制御弁（１３，１５）の閉鎖速度を、調整差のそれぞれの大きさに関係して調節する、請求項１記載の方法。
8. 蒸気流入を調整するための弁群（７）を備えた蒸気タービン（１）において、該弁群（７）が、１つの調整弁（９，１１）と、少なくとも２つの制御弁（１３，１５）とを有している、蒸気タービン。
9. 制御弁（１３，１５）が電動機式の駆動装置を有している、請求項８記載の蒸気タービン。