JP2007262916A - 復水蒸気タービンの復水器真空制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度に復水蒸気タービンの復水器真空値を制御する復水蒸気タービンの復水器真空制御方法を提供することを目的とする。
【解決手段】蒸気タービンの復水器冷却水流量を調節して、復水器の真空値を制御する復水蒸気タービンの復水器真空制御方法において、タービン入口蒸気流量から求めた制御目標真空値と測定した復水器真空値の偏差に基づいて、復水器冷却水出口電動弁開度と真空値との関係を表す特性表から、復水器冷却水出口電動弁の操作量を求める。
【選択図】図２

Description

本発明は、復水蒸気タービンの復水器真空制御方法に関するものである。

従来、復水蒸気タービンの復水器真空度は、タービン起動後、エジェクターで真空度の粗調整を行い、定常運転後は、復水器を通過する復水器冷却水量を調整して微調整を実施していた。

通常、蒸気タービンの負荷変動の少ないプラントでは復水器を通過する冷却水量を一定とし、復水器冷却水出口弁の開度を固定で運転し、オペレーターが、復水器の真空値を監視しながら、真空値が下がれば、弁開度を開いて冷却水量を増加し、真空度が上がれば、弁開度を絞って、冷却水量を減少させるという操作を行っていた。この弁は、現場手動で操作するものや、運転室より、遠隔で操作できるもの等、プラントの操業状態による操作頻度で、その機能が決められている場合が多い。復水真空値を一定に保つための冷却水量は、冷却水母管の圧力変動によって流量が変化し、また、冷却水の温度変化によって冷却効率が変化するため、夏冬の温度変化要因や冷却水ポンプの切替え等による圧力変化要因によって異なる。

また、蒸気タービンの負荷変動の大きなプラントでは、タービン入口蒸気流量によって、真空度が高すぎると、蒸気が早くドレン化するため、ドレンアタックによって、タービン最終段動翼部を破損するという問題もあるため、負荷変動に合わせて、こまめに復水冷却水量を調整して、復水真空値をドレン化が発生せず、なおかつタービン効率の最も良い最適な値に調整することを実施していた。

しかし、上述の従来方法では、オペレーターが常に復水真空値を監視しながら、手動による復水冷却水量の調整を行っているため、調整業務を忘却したりすれば、復水真空値が最適な値に調整されず、通常より低い値で、運転され、熱落差の少ない状態で、蒸気が十分に仕事をしないまま、復水として回収され、タービン効率の悪い状態になったり、また、ドレン化防止のため、真空値を通常より低い値で運転すべきときに、高いまま運転され、蒸気がドレン化してタービン翼を破損するという危険も含んでいる。

この問題を解決するため、復水器の冷却水流量を、自動化する方法もあるが、復水器の真空度を連続的に制御するためには、復水冷却水量を計測するセンサーや、復水流量調節器、連続的に流量を制御できる弁等を持った、流量制御システムが必要であり、特に、大型プラントに新たに当該システムを構築するには、大変高価な投資が必要となる。また、復水器の冷却水流量の計測に用いる流量計は、オリフィスを用いれば、配管圧力損失が大きくなり、冷却水ポンプの消費電力が大きくなるという問題がある。このため、圧力損失の少ない電磁式流量計や超音波式流量を用いるようにすれば、センサーそのものが高価であり設備費がかさむという問題も抱えている。

上述の問題に対して、例えば、特許文献１には、実真空度とタービン排気量から決まる最適真空度から復水器冷却水量を制御する復水器真空度制御装置が開示されている。タービン排気量に応じた自動操作が行われ、手動操作が不要としている。
特開平２−１７３８６号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術では、復水器冷却水量を制御するために操作する流量制御弁開度を、予め入力されている弁開度算出データに従い、最適真空度に対応する弁開度として求めるようにしており、この演算にあたっては、固定のデータであると推測される。

このため、復水器冷却水の圧力変動があった場合、同一弁開度における、弁を通過する冷却水の流量が異なり、冷却能力が変化し、目標とする真空値にすることができなくなるという問題がある。さらに、冷却水の温度変化があった場合も、同様に冷却能力が変化してしまい、これも同一開度では目標真空値に制御できなくなるという問題がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、上記問題を解決し、高精度に復水蒸気タービンの復水器真空値を制御する復水蒸気タービンの復水器真空制御方法を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係る発明は、蒸気タービンの復水器冷却水流量を調節して、復水器の真空値を制御する復水蒸気タービンの復水器真空制御方法において、タービン入口蒸気流量から求めた制御目標真空値と測定した復水器真空値の偏差に基づいて、復水器冷却水出口電動弁開度と真空値との関係を表す特性表から、復水器冷却水出口電動弁の操作量を求めることを特徴とする復水蒸気タービンの復水器真空制御方法である。

また本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に記載の復水蒸気タービンの復水器真空制御方法において、前記特性表は、冷却水圧力と冷却水温度をパラメーターとした予め用意した複数の特性表であり、該特性表の中から測定した冷却水圧力および冷却水温度に最も近い特性表を選び、選んだ特性表を使用して復水器冷却水出口電動弁の操作量を求めることを特徴とする復水蒸気タービンの復水器真空制御方法である。

本発明では、復水冷却水の温度、圧力を測定し、この測定値に基づいた最適な弁開度を求めるようにしているので、復水冷却水の温度、圧力条件が変化しても、高精度に最適な復水真空値の制御が可能となる。このため、蒸気タービンの負荷に応じた、最もタービン効率のよくなる復水真空値を保て、なおかつ、蒸気タービンの最終段動翼部へのドレンアタックによる機器破損を防止することができる。

図1は、本発明に係る蒸気タービン復水器冷却水系統の一例を示す図である。図中、１は海水導入溝、２は冷却水母管（海水母管）、３は蒸気母管、４は冷却水ポンプ（海水ポンプ）、５は蒸気タービン、６は復水器、７は復水器冷却水出口電動弁、８は冷却水母管圧力計、９は冷却水母管温度計、１０はタービン入口蒸気流量計、１１は復水器真空計、１２は復水器冷却水出口電動弁開度計、および１３は復水器冷却水出口電動弁自動調整回路をそれぞれ表している。

蒸気母管３より供給された高圧蒸気は、タービン入口蒸気流量計１０において、流量値を計測されたあと、蒸気タービン５に入り、タービン動翼を回転させる仕事を行い、復水器６によって冷却され、復水として回収される。一方、海水導入溝１より、冷却水ポンプ（海水ポンプ）４によって、吸引された冷却水（海水）は、冷却水母管（海水母管）２へと供給されたあと、各蒸気タービンの復水器６に分配され、復水器の冷却を行ったあと、復水器冷却水出口電動弁７より排出され、海水導入溝１へ戻っていく。

なお、冷却水母管２には、冷却水の圧力変動を検知するための冷却水母管圧力計８と温度変化を検知するための冷却水母管温度計９が設置されており、また、復水器６には復水真空値を検知するための復水器真空計１１が、復水器冷却水出口電動弁７には、弁開度を検知するための復水器冷却水出口電動弁開度計１２が設置されている。

これらの、各種センサーによって検知された、タービン入口蒸気流量信号、復水器真空信号、冷却水母管圧力信号、冷却水母管温度信号、および復水器冷却水出口電動弁開度信号は、復水器冷却水出口電動弁自動調整回路１３に入力され、演算処理を行い、復水器冷却水出口電動弁７の操作量を決定して出力し、復水器真空値の制御を行うようにしている。

図２は、復水器冷却水出口電動弁自動調整回路の概要例を示す図である。図中、図１と同じ符号を付したものは説明を省略するが、１４はタービン入口蒸気流量−制御目標真空値特性表を、１５-1〜１５-ｎは復水器冷却水出口電動弁開度−真空値特性表を、１６は特性パターン選択回路を、１７は選択スイッチを、１８はパルス発生器を、および１９はタイムスケジュール器をそれぞれ表す。

まず、タービン入口蒸気流量計１０において検知されたタービン入口蒸気流量信号と、復水器真空計１１によって検知された復水真空値信号と、タービン入口蒸気流量−制御目標真空値特性表１４を用いて、復水真空値の最適な制御目標値と、復水真空値の偏差を求める。

この偏差が、制御上下限以内であれば制御動作を行わず、制御上下限値を逸脱していれば、その偏差を解消するように制御動作を行い、必要な復水冷却水出口電動弁の操作量を復水器冷却水出口電動弁開度−真空値特性表１５-1より求める。

次に、前記復水器冷却水出口電動弁開度−真空値特性表１５-1より求めた復水冷却水出口電動弁７の操作量をパルス発生器１８を用いて、当該操作量を得るのに必要なパルス幅に変換し、復水冷却水出口電動弁７に出力して、弁開度の操作を行い、復水冷却水流量を調整することによって、復水真空値を制御目標真空値に補正するようにしている。

また、上述の復水器冷却水出口電動弁開度−真空値特性表は、冷却水圧力と冷却水温度をパラメーターとした複数の表（１５-1〜１５-ｎ）を持っておき、冷却水母管圧力信号と冷却水母管温度信号を特性パターン選択回路１６に入力して、冷却水母管２の圧力変動と温度変化を監視しながら、複数の表（１５-1〜１５-ｎ）の内、どの復水器冷却水出口電動弁開度−真空値特性表を用いるかを決定し、選択スイッチ１７の切替えを行って、復水器冷却水出口電動弁７に出力される弁操作信号の切替えを行う。これによって、冷却水母管の圧力変動や温度変化による復水器冷却水出口電動弁７の操作量が細かく適正に補正される。

本回路全体は、タイムスケジュール器１９によって、制御周期を調整し、復水器冷却水出口電動弁７等、機器的制約より拘束される制御インターバル時間をセットしておくことによって、連続稼動による機器の破損を防止することができる。

以上、説明した本発明に係る制御ロジックおよび電動弁自動調整回路によって、蒸気タービンの負荷に応じた、最もタービン効率のよくなる復水真空値を保ちながら、なおかつ、蒸気タービンの最終段翼へのドレンアタックによる機器破損を防止することができるようになる。

本発明に係る蒸気タービン復水器冷却水系統の一例を示す図である。 復水器冷却水出口電動弁自動調整回路の概要例を示す図である。

符号の説明

１ 海水導入溝
２ 冷却水母管（海水母管）
３ 蒸気母管
４ 冷却水ポンプ（海水ポンプ）
５ 蒸気タービン
６ 復水器
７ 復水器冷却水出口電動弁
８ 冷却水母管圧力計
９ 冷却水母管温度計
１０ タービン入口蒸気流量計
１１ 復水器真空計
１２ 復水器冷却水出口電動弁開度計
１３ 復水器冷却水出口電動弁自動調整回路
１４ タービン入口蒸気流量−制御目標真空値特性表
１５-1〜１５-ｎ 復水器冷却水出口電動弁開度−真空値特性表
１６ 特性パターン選択回路
１７ 選択スイッチ
１８ パルス発生器
１９ タイムスケジュール器

Claims (2)

1. 蒸気タービンの復水器冷却水流量を調節して、復水器の真空値を制御する復水蒸気タービンの復水器真空制御方法において、
   タービン入口蒸気流量から求めた制御目標真空値と測定した復水器真空値の偏差に基づいて、復水器冷却水出口電動弁開度と真空値との関係を表す特性表から、復水器冷却水出口電動弁の操作量を求めることを特徴とする復水蒸気タービンの復水器真空制御方法。
2. 請求項１に記載の復水蒸気タービンの復水器真空制御方法において、
   前記特性表は、冷却水圧力と冷却水温度をパラメーターとした予め用意した複数の特性表であり、該特性表の中から測定した冷却水圧力および冷却水温度に最も近い特性表を選び、選んだ特性表を使用して復水器冷却水出口電動弁の操作量を求めることを特徴とする復水蒸気タービンの復水器真空制御方法。

Images