JP2007211683A - Control device of steam turbine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蒸気タービンを所定の起動時間で安定して自動的に起動可能とした蒸気タービンの制御装置に関するものである。 The present invention relates to a steam turbine control apparatus that can stably and automatically start a steam turbine at a predetermined start time.
蒸気タービンは、供給された蒸気により動翼を介してロータを駆動回転することで、動力を確保するものであり、安定した駆動力を確保するためには、ロータを一定の回転数に維持する必要がある。一般的には、蒸気タービンに蒸気を供給する供給通路に蒸気加減弁を設け、調速装置(ガバナ)を用いてこの蒸気加減弁の開度を制御することで、蒸気タービンに供給される蒸気量を調整し、タービン回転数を制御している。 The steam turbine secures power by driving and rotating the rotor via the moving blades with the supplied steam. In order to secure a stable driving force, the rotor is maintained at a constant rotational speed. There is a need. Generally, steam supplied to the steam turbine is provided by providing a steam control valve in a supply passage for supplying steam to the steam turbine, and controlling the opening of the steam control valve using a governor (governor). The amount is adjusted and the turbine speed is controlled.
このような調速装置を用いた蒸気タービンの制御装置としては、下記特許文献1に記載されたものがある。 As a steam turbine control device using such a speed control device, there is one described in Patent Document 1 below.
上述した従来の蒸気タービンの制御装置では、調速装置により蒸気加減弁の開度を調節することで蒸気タービンへの蒸気量を調整し、タービン回転数を制御している。ところが、この調速装置は、蒸気タービンのロータの回転数をフィードバックして蒸気加減弁の開度を調節しており、タービン起動時に、蒸気加減弁の開度を調節することで蒸気タービンへの蒸気量を徐々に増加し、タービン回転数を上昇させるような制御を行うことは困難である。 In the conventional steam turbine control device described above, the amount of steam to the steam turbine is adjusted by adjusting the opening degree of the steam control valve by the speed governor, and the turbine speed is controlled. However, this speed governor adjusts the opening of the steam control valve by feeding back the rotation speed of the rotor of the steam turbine, and adjusts the opening of the steam control valve when the turbine is started. It is difficult to perform control that gradually increases the amount of steam and increases the turbine speed.
そのため、従来は、蒸気タービンに蒸気を供給する供給通路に蒸気加減弁を設けると共に、その上流側に手動操作弁を設け、タービン起動時には、蒸気加減弁の開度を全開にした状態で、作業者が手動操作弁を徐々に開放することで、蒸気タービンに供給される蒸気量を徐々に増加し、タービン回転数を上昇させている。 For this reason, conventionally, a steam control valve is provided in the supply passage for supplying steam to the steam turbine, and a manual operation valve is provided on the upstream side thereof. When the turbine is started, the operation is performed with the opening of the steam control valve fully opened. By gradually opening the manual operation valve, the person gradually increases the amount of steam supplied to the steam turbine and increases the turbine speed.
しかし、タービン起動時に、大量の蒸気が蒸気タービンに供給されると、その衝撃により動翼などが破損するおそれがあり、作業者が手動操作弁を操作してその開度を徐々に大きくしていく作業は困難性を伴い、作業者にかかる負担が大きいという問題がある。また、蒸気タービンを原子力プラントに用いた場合、安全性を考慮してプラントの要求内容を満足するタービン起動時間を確保する必要があり、作業者による手動操作弁の開放操作では、安定したタービン起動時間を確保することは困難である。 However, if a large amount of steam is supplied to the steam turbine when the turbine is started, the impact may damage the rotor blades, etc., and the operator operates the manually operated valve to gradually increase the opening. There is a problem that the work to go is difficult and the burden on the worker is large. In addition, when a steam turbine is used in a nuclear power plant, it is necessary to secure a turbine startup time that satisfies the requirements of the plant in consideration of safety. It is difficult to secure time.
本発明は上述した課題を解決するものであり、作業者の負担を軽減すると共に安定したタービン起動時間を確保して安全性の向上を図った蒸気タービンの制御装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a steam turbine control device that reduces the burden on an operator and secures a stable turbine startup time to improve safety. .
上記の目的を達成するための請求項1の発明の蒸気タービンの制御装置は、蒸気タービンに蒸気を供給する蒸気通路に設けられた蒸気量調節弁と、起動指令値に基づいて前記蒸気量調節弁の開度を増加することで前記蒸気タービンの回転数を上昇させる第1調速手段と、前記蒸気量調節弁の開度を調節することで前記蒸気タービンの回転数を所定回転数に制御する第2調速手段と、前記蒸気タービンの運転状態に応じて前記蒸気量調節弁の開度を調節する前記調速手段を切換える制御手段とを具えたことを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, a steam turbine control device according to a first aspect of the present invention includes a steam amount adjusting valve provided in a steam passage for supplying steam to the steam turbine, and the steam amount adjusting based on a start command value. A first speed control means for increasing the rotational speed of the steam turbine by increasing the opening of the valve, and the rotational speed of the steam turbine is controlled to a predetermined rotational speed by adjusting the opening of the steam amount adjusting valve. And a control means for switching the speed adjusting means for adjusting the opening degree of the steam amount adjusting valve in accordance with the operating state of the steam turbine.
請求項2の発明の蒸気タービンの制御装置では、前記蒸気量調節弁は、前記蒸気通路を開閉可能な弁体を有し、回動自在に支持された開度調節ロッドの一端部が前記弁体に連結されると共に、該開度調節ロッドは前記弁体が前記蒸気通路を開放する方向に付勢支持され、前記第1調速手段としての油圧ピストンは、供給油圧に応じて前記開度調節ロッドの他端部を押圧して前記弁体により前記蒸気通路を閉止可能であることを特徴としている。 In a steam turbine control device according to a second aspect of the present invention, the steam amount adjusting valve has a valve body capable of opening and closing the steam passage, and one end of an opening adjusting rod supported rotatably is the valve. The opening adjustment rod is urged and supported in a direction in which the valve body opens the steam passage, and the hydraulic piston as the first speed adjusting means is connected to the body in accordance with the supply hydraulic pressure. The steam passage can be closed by the valve body by pressing the other end of the adjusting rod.
請求項3の発明の蒸気タービンの制御装置では、前記油圧ピストンは、内蔵された圧縮スプリングにより前記開度調節ロッドの他端部を押圧して前記弁体により前記蒸気通路を閉止可能である一方、前記油圧ピストンに油圧を供給することで前記開度調節ロッドの他端部への押圧を解除して前記弁体により前記蒸気通路を開放可能であることを特徴としている。 In the steam turbine control device according to a third aspect of the invention, the hydraulic piston is capable of closing the steam passage by the valve body by pressing the other end of the opening adjustment rod by a built-in compression spring. By supplying hydraulic pressure to the hydraulic piston, it is possible to release the pressure to the other end of the opening adjustment rod and open the steam passage by the valve body.
請求項4の発明の蒸気タービンの制御装置では、前記油圧ピストンに油圧を供給する油圧配管に流量調整弁が設けられ、前記制御手段は、起動指令値に応じて前記流量調整弁の開度を設定することを特徴としている。 In the steam turbine control device according to a fourth aspect of the present invention, a flow rate adjusting valve is provided in a hydraulic pipe that supplies hydraulic pressure to the hydraulic piston, and the control means controls the opening of the flow rate adjusting valve in accordance with a start command value. It is characterized by setting.
請求項5の発明の蒸気タービンの制御装置では、前記蒸気量調節弁は、前記蒸気通路を開閉可能な弁体を有し、回動自在に支持された開度調節ロッドの一端部が前記弁体に連結されると共に、該開度調節ロッドは前記弁体が前記蒸気通路を開放する方向に付勢支持され、前記蒸気タービンの低回転領域で前記第1調速手段の制御ロッドが前記開度調節ロッドの他端部に係合可能であり、前記蒸気タービンの高回転領域で前記第2調速手段の制御ロッドが前記開度調節ロッドの他端部に係合可能であることを特徴としている。 In the steam turbine control device according to the fifth aspect of the present invention, the steam amount adjusting valve has a valve body capable of opening and closing the steam passage, and one end of an opening adjusting rod supported rotatably is the valve. And the opening adjustment rod is biased and supported in a direction in which the valve body opens the steam passage, and the control rod of the first speed control means is opened in the low rotation region of the steam turbine. It is engageable with the other end of the degree adjusting rod, and the control rod of the second speed adjusting means can be engaged with the other end of the opening adjusting rod in the high rotation region of the steam turbine. It is said.
請求項1の発明の蒸気タービンの制御装置によれば、蒸気タービンに蒸気を供給する蒸気通路に蒸気量調節弁を設けると共に、起動指令値に基づいて蒸気量調節弁の開度を増加することで蒸気タービンの回転数を上昇させる第1調速手段と、蒸気量調節弁の開度を調節することで蒸気タービンの回転数を所定回転数に制御する第2調速手段と、蒸気タービンの運転状態に応じて蒸気量調節弁の開度を調節する調速手段を切換える制御手段を設けたので、タービン起動時には、第1調速手段が起動指令値に基づいて蒸気量調節弁の開度を増加して蒸気タービンの回転数を上昇させ、その後、蒸気タービンの回転数が所定回転数を超えると、第2調速手段が蒸気量調節弁の開度を調節して蒸気タービンの回転数を所定回転数に制御することとなり、タービン起動時における作業者の負担を軽減することができると共に、安定したタービン起動時間を確保して安全性を向上することができる。 According to the steam turbine control device of the first aspect of the present invention, the steam amount adjusting valve is provided in the steam passage for supplying the steam to the steam turbine, and the opening degree of the steam amount adjusting valve is increased based on the start command value. A first speed control means for increasing the rotational speed of the steam turbine, a second speed control means for controlling the rotational speed of the steam turbine to a predetermined rotational speed by adjusting the opening of the steam amount adjusting valve, Since the control means for switching the speed adjusting means for adjusting the opening degree of the steam amount adjusting valve according to the operating state is provided, when the turbine starts, the first speed adjusting means opens the opening amount of the steam amount adjusting valve based on the start command value. Is increased to increase the rotational speed of the steam turbine. Thereafter, when the rotational speed of the steam turbine exceeds a predetermined rotational speed, the second speed control means adjusts the opening of the steam amount control valve to rotate the rotational speed of the steam turbine. Will be controlled to a predetermined speed. It is possible to reduce the burden on the worker at the time of turbine starting, it is possible to improve safety by ensuring a stable turbine starting time.
請求項2の発明の蒸気タービンの制御装置によれば、回動自在に支持された開度調節ロッドの一端部を蒸気量調節弁の弁体に連結すると共に、この開度調節ロッドを弁体が蒸気通路を開放する方向に付勢支持し、第1調速手段としての油圧ピストンへの供給油圧に応じて開度調節ロッドの他端部を押圧して弁体により蒸気通路を閉止可能としたので、油圧ピストンへの供給油圧により開度調節ロッドを介して弁体を移動して蒸気通路を閉止可能であり、簡単な構成で、タービン起動時の蒸気量を調節して適正に蒸気タービンの回転数を上昇させることができる。 According to the steam turbine control device of the second aspect of the present invention, one end of the opening adjustment rod that is rotatably supported is connected to the valve body of the steam amount adjustment valve, and the opening adjustment rod is connected to the valve body. Urged and supported in the direction to open the steam passage, and the steam passage can be closed by the valve body by pressing the other end of the opening adjustment rod according to the hydraulic pressure supplied to the hydraulic piston as the first speed adjusting means. Therefore, it is possible to close the steam passage by moving the valve body via the opening adjustment rod by the hydraulic pressure supplied to the hydraulic piston, and with a simple configuration, the steam amount at the start of the turbine is adjusted to properly control the steam turbine. The number of rotations can be increased.
請求項3の発明の蒸気タービンの制御装置によれば、油圧ピストンに内蔵された圧縮スプリングにより開度調節ロッドの他端部を押圧して弁体により蒸気通路を閉止可能である一方、油圧ピストンに油圧を供給することで開度調節ロッドの他端部への押圧を解除して弁体により蒸気通路を開放可能としたので、タービン停止時には、油圧ピストンの圧縮スプリングにより開度調節ロッドを介して弁体により蒸気通路を閉止し、タービン起動時には、油圧ピストンに油圧を供給して開度調節ロッドへの押圧を解除することで、弁体により蒸気通路を開放することとなり、タービン起動時における蒸気の供給を自動的に行うことができる。 According to the steam turbine control apparatus of the third aspect of the invention, the other end of the opening adjustment rod is pressed by the compression spring built in the hydraulic piston, and the steam passage can be closed by the valve body. Since the steam passage can be opened by the valve body by releasing the pressure on the other end of the opening adjustment rod by supplying hydraulic pressure to the valve, the compression spring of the hydraulic piston moves the opening passage through the opening adjustment rod when the turbine is stopped. The steam passage is closed by the valve body, and when the turbine is started, the steam passage is opened by the valve body by supplying hydraulic pressure to the hydraulic piston and releasing the pressure to the opening adjustment rod. Steam can be supplied automatically.
請求項4の発明の蒸気タービンの制御装置によれば、油圧ピストンに油圧を供給する油圧配管に流量調整弁を設け、制御手段が起動指令値に応じて流量調整弁の開度を設定するので、タービン起動時には、制御手段が起動指令値に基づいて流量調整弁の開度を設定して油圧ピストンに所定量の油圧を供給することができ、タービン起動時における蒸気の供給を安定して行うことができる。 According to the steam turbine control device of the fourth aspect of the present invention, the flow rate adjusting valve is provided in the hydraulic pipe for supplying the hydraulic pressure to the hydraulic piston, and the control means sets the opening of the flow rate adjusting valve according to the start command value. When the turbine is started, the control means can set the opening of the flow rate adjusting valve based on the start command value to supply a predetermined amount of hydraulic pressure to the hydraulic piston, and stably supply steam when starting the turbine be able to.
請求項5の発明の蒸気タービンの制御装置によれば、回動自在に支持された開度調節ロッドの一端部を蒸気量調節弁の弁体に連結すると共に、この開度調節ロッドを弁体が蒸気通路を開放する方向に付勢支持し、蒸気タービンの低回転領域で第1調速手段の制御ロッドが開度調節ロッドの他端部に係合可能とし、蒸気タービンの高回転領域で第2調速手段の制御ロッドが開度調節ロッドの他端部に係合可能としたので、蒸気タービンの低回転領域では、第1調速手段を用いてタービン回転数を制御し、蒸気タービンの高回転領域では、第2調速手段を用いてタービン回転数を制御することとなり、調速手段の切換を適正に行うことで、安定したタービン起動時間を確保して安全性を向上することができる。 According to the steam turbine control device of the fifth aspect of the invention, one end of the opening degree adjusting rod supported rotatably is connected to the valve body of the steam amount adjusting valve, and the opening degree adjusting rod is connected to the valve body. Is supported in the direction of opening the steam passage, and the control rod of the first speed control means can be engaged with the other end of the opening adjustment rod in the low rotation region of the steam turbine, and in the high rotation region of the steam turbine. Since the control rod of the second speed adjusting means can be engaged with the other end of the opening adjustment rod, the turbine speed is controlled using the first speed adjusting means in the low rotation region of the steam turbine, and the steam turbine In the high speed region, the turbine speed is controlled using the second speed control means, and by switching the speed control means appropriately, a stable turbine start-up time is secured and safety is improved. Can do.
以下に添付図面を参照して、本発明に係る蒸気タービンの制御装置の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。 Exemplary embodiments of a control apparatus for a steam turbine according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
図1は、本発明の一実施例に係る蒸気タービンの制御装置を表す概略構成図、図2は、本実施例の蒸気タービンの制御装置における起動速度制御ピストンの制御ロッドと開度調節ロッドとの係合関係を表す断面図、図3は、本実施例の蒸気タービンの制御装置における蒸気量調節弁の断面図である。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a steam turbine control device according to one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a control rod and an opening adjustment rod of an activation speed control piston in the steam turbine control device of this embodiment. FIG. 3 is a cross-sectional view of the steam amount adjusting valve in the steam turbine control device of the present embodiment.
本実施例の蒸気タービンは、原子力プラントにおいて、蒸気発生器に二次冷却水を供給する給水ポンプの非作動時に、この給水ポンプと並列状態で配設された補助給水ポンプを駆動するために使用されるものであり、安定したタービン起動時間を確保が重要である。 The steam turbine of the present embodiment is used for driving an auxiliary feed water pump arranged in parallel with the feed water pump when the feed water pump that supplies the secondary cooling water to the steam generator is not operated in the nuclear power plant. It is important to ensure a stable turbine startup time.
蒸気タービンシステムにおいて、図3に示すように、ボイラ11で生成された蒸気を蒸気タービン12に供給する蒸気配管13には、蒸気量調節弁としての蒸気加減弁14が設けられている。この蒸気加減弁14において、支持リング15には、中空形状をなすケーシング16が固定されており、このケーシング16には、蒸気配管13に連通する蒸気通路17が形成されている。この蒸気通路17には、上流側と下流側を区画する断面U字形状をなす隔壁部18が形成され、この隔壁部18に連通路19が形成されている。弁体20は、ケーシング16における蒸気通路17の連通路19に移動自在に位置し、この連通路19を開閉可能であると共に、流通面積(開度)を調節可能となっている。そして、この弁体20の支持部20aには、操作ロッド21の一端部が固定され、この操作ロッド21の他端部には、支持リング15の取付片15aに回動自在に支持された第1連結ロッド22の一端部に連結され、この第1連結ロッド22の他端部には、第2連結ロッド23の一端部が連結されている。
In the steam turbine system, as shown in FIG. 3, a
一方、上述した蒸気タービンシステムの蒸気加減弁14を開閉制御することで、蒸気タービン12の回転数を制御する本実施例の蒸気タービンの制御装置は、図1に示すように、蒸気タービン12の起動運転時に、起動指令値に基づいて蒸気加減弁14の開度を調節(増加)することで、蒸気タービン12の回転数が上昇するように制御する第1調速手段としての起動速度制御ピストン(油圧ピストン)31と、蒸気タービン12の定常運転時に、蒸気加減弁14の開度を調節することで蒸気タービン12の回転数を所定回転数に制御する第2調速手段としての速度制御ガバナ32及び速度リミッティングガバナ33と、蒸気タービン12の運転状態に応じて蒸気加減弁14の開度を調節する2つの調速手段、つまり、起動速度制御ピストン31と各ガバナ32,33とを切換える制御手段34とを有している。
On the other hand, as shown in FIG. 1, the steam turbine control device of this embodiment, which controls the rotation speed of the
起動速度制御ピストン31において、密閉形状をなすシリンダ35内には、円板形状をなすピストン36が嵌合して上下方向に沿って移動自在に支持されると共に、シリンダ35に内蔵された圧縮スプリング37により下方に付勢支持されている。そして、このピストン36には、制御ロッド38が固定されており、この制御ロッド38は先端部がシリンダ35の外部に延出されている。また、シリンダ35内は、ピストン36により第1室39と第2室40に区画されており、各室39,40には油圧を給排する第1、第2ポート41,42が設けられている。
In the starting
そして、油圧タンク43から第1ポート41に至る第1油圧配管44が設けられ、この第1油圧配管44には、油圧ポンプ45、ニードル弁(流量調整弁)46、電磁弁47、三方弁48が設けられている。また、油圧タンク43から第2ポート42に至る第2油圧配管49が設けられ、この第2油圧配管49には、三方弁48に接続される切換配管50が設けられている。
A first hydraulic pipe 44 extending from the
従って、起動速度制御ピストン31に油圧を供給しない状態では、圧縮スプリング37の付勢力によりピストン36が下降位置に支持されており、この状態から、三方弁48の切換配管50側が閉止されたまま、ニードル弁46、電磁弁47、三方弁48を開放して油圧ポンプ45を駆動すると、油圧タンク43内の油圧が第1油圧配管44を通して起動速度制御ピストン31に供給され、第1ポート41から第1室39に供給される。すると、この第1室39に油圧が供給されることで、ピストン36が圧縮スプリング37の付勢力に抗して上昇し、ピストン36と一体の制御ロッド38を上昇させることができる。このとき、制御装置34によりニードル弁46の開度を調節することで、起動速度制御ピストン31への供給油圧を調整し、制御ロッド38が上昇する速度を制御することができる。なお、ピストン36が上昇するとき、第2室40内の油圧が第2油圧配管49を通して油圧タンク43に戻される。そして、油圧ポンプ45の駆動を停止すると共に、三方弁48の切換配管50側を開放すると、第1室39内の油圧が第1油圧配管44、三方弁48、切換配管50、第2油圧配管49を通して油圧タンク43に戻され、ピストン36と共に制御ロッド38を下降することができる。
Therefore, in a state where no hydraulic pressure is supplied to the start
一方、速度制御ガバナ32及び速度リミッティングガバナ33は、ほぼ同様の構造をなし、速度制御ガバナ32は、蒸気タービン12の定格回転数までの領域で、蒸気量により蒸気タービン12の回転数を制御しており、速度リミッティングガバナ33は、速度制御ガバナ32に対するフェイルセーフ用のガバナであり、蒸気タービン12の定格回転数より高い上限回転数までの領域で、蒸気量により蒸気タービン12の回転数を制御する。
On the other hand, the speed control governor 32 and the
即ち、ハウジング51の上部には、速度制御ガバナ32及び速度リミッティングガバナ33が隣接して装着されており、下方に検出ロッド52,53が延出されている。一方、蒸気タービン12の主軸(ロータ)54には駆動歯車55が固定されており、この駆動歯車55には、その両側に従動歯車56,57が噛み合っており、各従動歯車56,57の従動軸58,59はハウジング51に回転自在に支持され、上端部が各検出ロッド52,53に連結されている。また、各ガバナ32,33の側部には、出力軸60,61が突出され、各出力軸60,61には制御ロッド62,63が連結され、下方に延出されている。
That is, a speed control governor 32 and a
従って、制御装置34は、速度制御ガバナ32及び速度リミッティングガバナ33に指令値を出力すると、この各ガバナ32,33は、指令値に応じて各出力軸60,61を介して制御ロッド62,63を昇降することができる。この場合、各ガバナ32,33は、蒸気タービン12の主軸54の回転数を、駆動歯車55、従動歯車56,57、従動軸58,59、検出ロッド52,53を介して検出することで、フィードバック制御を行っている。
Accordingly, when the
また、起動速度制御ピストン31と速度制御ガバナ32及び速度リミッティングガバナ33の下方に位置して開度調節ロッド64が回動自在に支持され、この開度調節ロッド64の一端部には、蒸気加減弁14に至る第2連結ロッド23の他端部が連結される一方、他端部には引張スプリング65が係止されている。この場合、開度調節ロッド64は、この引張スプリング65により図1にて時計回り方向に付勢されることで、図3に示すように、第2連結ロッド23、第1連結ロッド22、操作ロッド21を介して弁体20が蒸気加減弁14における蒸気通路17の連通路19を開放する方向に付勢支持されている。
In addition, an
そして、起動速度制御ピストン31の制御ロッド38は、図2に示すように、先端部に所定間隔で一対の支持片66a,66bが連結ピン67により固定され、この支持片66a,66bが開度調節ロッド64を挟持している。この場合、開度調節ロッド64は、引張スプリング65の付勢力により図2にて上方に付勢されており、制御ロッド38の連結ピン67が開度調節ロッド64の上面部を押圧することができる。
As shown in FIG. 2, the
従って、起動速度制御ピストン31の制御ロッド38が圧縮スプリング37の付勢力により下降したときには、連結ピン67が開度調節ロッド64を押圧して図2にて下降し、弁体20により蒸気加減弁14の連通路19を閉止している。一方、制御ロッド38を上昇すると、連結ピン67が開度調節ロッド64の押圧をやめ、開度調節ロッド64が引張スプリング65により図2にて上昇、つまり、図1にて時計回り方向に回動し、弁体20により蒸気加減弁14の連通路19を開放することができる。
Therefore, when the
この場合、制御ロッド38は、支持片66a,66bが開度調節ロッド64を挟持し、下降時に連結ピン67がこの開度調節ロッド64を押圧可能であるが、上昇時には、支持片66a,66bによる開度調節ロッド64の挟持状態が解除されないように、制御ロッド38のストローク及び開度調節ロッド64の回動範囲が設定されている。
In this case, in the
なお、速度制御ガバナ32及び速度リミッティングガバナ33の制御ロッド62,63も、起動速度制御ピストン31の制御ロッド38と同様に、先端部に設けられた支持片が開度調節ロッド64を挟持し、連結ピンがこの開度調節ロッド64を下方に押圧可能であると共に、上昇時には支持片による開度調節ロッドの挟持状態が解除されないように、各制御ロッド62,63のストローク及び開度調節ロッド64の回動範囲が設定されている。
Note that the
このように構成された本実施例の蒸気タービンの制御装置において、図1乃至図3に示すように、蒸気タービン12の駆動力を必要とせずにこの蒸気タービン12が停止しているとき、制御装置34は、起動速度制御ピストン31に対する油圧供給を停止していると共に、速度制御ガバナ32及び速度リミッティングガバナ33の作動を停止している。即ち、起動速度制御ピストン31では、引張スプリング65の付勢力より大きい圧縮スプリング37の付勢力により、ピストン36が下降位置に位置しており、このピストン36と一体の制御ロッド38は、連結ピン67が開度調節ロッド64を押圧して図1にて反時計回り方向に回動し、第2連結ロッド23、第1連結ロッド22、操作ロッド21を介して弁体20が蒸気加減弁14における蒸気通路17の連通路19を閉止している。一方、速度制御ガバナ32及び速度リミッティングガバナ33では、各制御ロッド62,63が開度調節ロッド64より上方に位置し、この開度調節ロッド64を押圧していない。
In the steam turbine control apparatus of the present embodiment configured as described above, when the
このような蒸気タービン12の状態から、この蒸気タービン12を起動するとき、制御装置34は、ニードル弁46、電磁弁47、三方弁48を開放して油圧ポンプ45を駆動し、油圧タンク43内の油圧を第1油圧配管44から起動速度制御ピストン31の第1ポート41に供給し、第1室39を加圧する。すると、この第1室39が加圧されることで、ピストン36が圧縮スプリング37の付勢力に抗して上昇し、このピストン36と一体の制御ロッド38を上昇させる。そして、この制御ロッド38を上昇すると、連結ピン67により開度調節ロッド64の押圧を解除され、開度調節ロッド64が引張スプリング65の付勢力により図1にて時計回り方向に回動し、第2連結ロッド23、第1連結ロッド22、操作ロッド21を介して弁体20が蒸気加減弁14における蒸気通路17の連通路19を開放する。
When the
このとき、蒸気タービンに12の駆動力により作動する機器(本実施例では、補助給水ポンプ)に応じて適正なタービン起動時間が設定されており、制御装置34は、このタービン起動時間(タービン起動指令値)に応じてりニードル弁46の開度を調節している。そのため、設定されたニードル弁46の開度により、起動速度制御ピストン31に供給する単位時間当たりの油圧供給量が規定され、これにより制御ロッド38の上昇速度が設定されることとなり、蒸気加減弁14での弁体20により連通路19の開放速度が規定される。従って、蒸気加減弁14の弁体20が連通路19を所定の開放速度で開放することで、ボイラ11の蒸気が所定の速度で蒸気タービンに供給されることとなり、タービン回転数が所定の速度で上昇する。
At this time, an appropriate turbine start-up time is set in accordance with a device (in this embodiment, an auxiliary feed water pump) that operates on the steam turbine with a driving force of 12, and the
そして、起動速度制御ピストン31の制御ロッド38が最上昇位置まで上昇すると、開度調節ロッド64などを介して弁体20が蒸気加減弁14における蒸気通路17の連通路19を50%まで開放し、蒸気タービン12の回転数が定格回転数の50%まで(低回転領域)上昇する。すると、起動速度制御ピストン31の制御ロッド38が開度調節ロッド64と離間し、この起動速度制御ピストン31による蒸気加減弁14の開度制御が終了する一方、速度制御ガバナ32(速度リミッティングガバナ33)による蒸気加減弁14の開度制御が開始される。
When the
即ち、蒸気タービン12の回転数が定格回転数の50%以上(高回転領域)になると、制御装置34は、速度制御ガバナ32(速度リミッティングガバナ33)に対して、規定回転数の指令値を出力し、速度制御ガバナ32はこの指令値に応じて出力軸60を介して制御ロッド62を昇降させる。すると、速度制御ガバナ32は、指令値に応じて制御ロッド62を昇降させることで、この制御ロッド62により開度調節ロッド64の回動位置を調整し、第2連結ロッド23、第1連結ロッド22、操作ロッド21を介して弁体20による蒸気加減弁14の開度を調節する。従って、蒸気加減弁14の弁体20が連通路19を所定の開放速度に調整することで、ボイラ11から蒸気タービンに供給する蒸気量を調整し、タービン回転数を所定の規定回転数に維持してタービン12を安定して運転することができる。なお、このとき、速度制御ガバナ32は、蒸気タービン12の主軸54の回転数を駆動歯車55、従動歯車56、従動軸58、検出ロッド52を介して検出しており、実際のタービン回転数が規定回転数となるようにフィードバック制御を行っている。
That is, when the rotational speed of the
このように本実施例の蒸気タービンの制御装置にあっては、ボイラ11から蒸気タービン12に蒸気を供給する蒸気配管13に蒸気加減弁14を設けると共に、起動指令値に基づいて蒸気加減弁の開度を増加して蒸気タービン12の回転数を上昇させる起動速度制御ピストン31と、蒸気加減弁14の開度を調節して蒸気タービン12の回転数を規定回転数に制御する速度制御ガバナ32とを設け、制御装置34が蒸気タービン12の運転状態に応じて起動速度制御ピストン31と速度制御ガバナ32を切換制御するようにしている。
As described above, in the steam turbine control apparatus of the present embodiment, the
従って、蒸気タービン12の起動時には、起動速度制御ピストン31が起動指令値に基づいて蒸気加減弁14の開度を増加して蒸気タービン12への蒸気量を制御してタービン回転数を上昇させ、その後、蒸気タービン12の回転数が所定の回転数を超えると、速度制御ガバナ32が蒸気加減弁14の開度を調節して蒸気タービン12の回転数を規定回転数に制御することとなり、蒸気タービン12を自動的に所定の時間で起動することができ、タービン起動時における作業者の負担を軽減することができると共に、安定したタービン起動時間を確保して安全性を向上することができる。
Therefore, when the
また、本実施例の蒸気タービンの制御装置では、回動自在に支持された開度調節ロッド64の一端部を蒸気加減弁14の弁体20に連結すると共に、この開度調節ロッド64を引張スプリング65により弁体20が蒸気通路17を開放する方向に付勢支持し、起動速度制御ピストン31の制御ロッド38は内蔵された圧縮スプリング37により開度調節ロッド64の他端部を押圧して弁体20により蒸気通路を閉止しており、起動速度制御ピストン31へ油圧を供給することで、制御ロッド38による開度調節ロッド64の他端部の押圧を解除して弁体20により蒸気通路17を開放可能としている。
Further, in the steam turbine control device of the present embodiment, one end of the
従って、蒸気タービン12の停止時には、起動速度制御ピストン31の圧縮スプリング37により制御ロッド38が開度調節ロッド64を回動して弁体20によって蒸気通路17を閉止し、蒸気タービン12の起動時には、起動速度制御ピストン31に油圧を供給して制御ロッド38による開度調節ロッドの押圧を解除することで、弁体20により蒸気通路17を開放することとなり、簡単な構成で、タービン起動時の蒸気量を自動的に調節し、適正に蒸気タービンの回転数を上昇させることができる。
Therefore, when the
また、本実施例の蒸気タービンの制御装置では、起動速度制御ピストン31に油圧を供給する第1油圧配管にニードル弁46を設け、制御装置34が起動指令値に応じてニードル弁46の開度を設定している。従って、タービン起動時には、ニードル弁46の開度により起動速度制御ピストン31に所定量の油圧を供給することができ、タービン起動時における蒸気の供給を安定して行うことができる。
In the steam turbine control device according to the present embodiment, the needle valve 46 is provided in the first hydraulic pipe that supplies hydraulic pressure to the start
更に、本実施例の蒸気タービンの制御装置では、蒸気タービン12の低回転領域(定格回転数の0〜50%)では、起動速度制御ピストン31の制御ロッド38が開度調節ロッド64に係合可能とし、蒸気タービン12の高回転領域(定格回転数の50〜100%)では、速度制御ガバナ32の制御ロッド62が開度調節ロッド64の他端部に係合可能としている。従って、蒸気タービン12の低回転領域では、起動速度制御ピストン31を用いてタービン回転数を制御し、蒸気タービン12の高回転領域では、速度制御ガバナ32を用いてタービン回転数を制御することとなり、2つの調速手段を適正に切換えて使用することで、安定したタービン起動時間を確保して安全性を向上することができる。
Further, in the steam turbine control device of the present embodiment, the
この場合、起動速度制御ピストン31の使用時には、速度制御ガバナ32の制御ロッド62と開度調節ロッド64との係合が解除される一方、速度制御ガバナ32の使用時には、起動速度制御ピストン31の制御ロッド38と開度調節ロッド64との係合が解除されている。従って、互いの制御が干渉することはなく、開度調節ロッド64を介して蒸気加減弁14を適正に開閉制御することができる。
In this case, when the activation
なお、上述した実施例では、本発明の蒸気タービンの制御装置を、原子力プラントにおける補助給水ポンプを駆動する蒸気タービンに適用して説明したが、他のプラントに使用される蒸気タービンに適用しても良い。 In the embodiment described above, the steam turbine control device of the present invention has been described as applied to a steam turbine that drives an auxiliary feed water pump in a nuclear power plant, but is applied to a steam turbine used in other plants. Also good.
本発明に係る蒸気タービンの制御装置は、タービン起動時における作業者の負担を軽減すると共に安定したタービン起動時間を確保するようにしたものであり、いずれの種類の蒸気タービンにも適用することができる。 The steam turbine control device according to the present invention reduces the burden on the worker at the time of starting the turbine and ensures a stable turbine starting time, and can be applied to any kind of steam turbine. it can.
11 ボイラ
12 蒸気タービン
13 蒸気配管
14 蒸気加減弁(蒸気量調節弁)
17 蒸気通路
19 連通路
20 弁体
31 起動速度制御ピストン(第1調速手段)
32 速度制御ガバナ(第2調速手段)
33 速度リミッティングガバナ(第2調速手段)
37 圧縮スプリング
38 制御ロッド
44 第1油圧配管
45 油圧ポンプ
46 ニードル弁(流量調整弁)
62,63 制御ロッド
64 開度調節ロッド
65 引張スプリング
11
17
32 Speed control governor (second speed control means)
33 Speed limiting governor (second speed control means)
37
62, 63
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