JP2010270756A - 蒸気タービン装置の一次制御のための方法 - Google Patents

Abstract

【課題】発電設備における、少なくとも２つの圧力段、つまり高圧蒸気タービン段（１）及び低圧蒸気タービン段（３）を備えている蒸気タービン装置の給電運転時の急速な出力制御のための方法を改善して、極めて低いコストで確実かつ急速な出力制御を保証する。
【解決手段】高圧蒸気タービン段（１）から部分的に膨張して流出する作動蒸気の少なくとも一部分を、直接に、つまり再加熱なしに、引き続く膨張のための低圧蒸気タービン段（３）内に導入する。
【選択図】図１

Description

本発明は、発電設備における蒸気タービン装置の一次制御のための方法であって、少なくとも２つの圧力段、つまり高圧蒸気タービン段（高圧の蒸気タービン段）及び低圧蒸気タービン段（定圧の蒸気タービン段）を備えており、余剰出力の蓄えのために、前記蒸気タービン段のうちの少なくとも１つの蒸気タービン段へ通じる作動蒸気供給管路に設けられた生蒸気弁は、絞り状態で作動させられていて、給電周波数の減少、ひいては該減少に基づく給電周波数の上昇の必要な場合に、少なくとも絞り量の減少された状態に、つまり少なくともわずかしか絞られない状態に、換言すれば必要に応じてほぼ完全に開かれた状態に移されるようになっている形式のものに関する。

電気エネルギーの供給のために給電網に接続された発電所には、支障のない運転のための要求が課せられている。このことは、殊に給電網におけるいわゆる一次制御に当てはまり、該一次制御（基本制御）により、例えば出力低下、ひいては周波数低下に起因する支障の発生に際しても、発電所の二次領域は、定格運転又は正規運転の回復のために余剰出力の供給を受けて、給電網への給電を行うようになっていなければならない。つまり、発電所は、一次制御のために最大３０秒の時間にわたって各発電定格出力の少なくとも二％の余剰出力で付加的に作動されるようになっていなければならない。

蒸気タービン式発電所の場合には、各蒸気タービン段のための入口弁は、蒸気発生器の蒸気蓄え（スチームリザーブ）を発生する短時間の周波数ずれに際して入口弁の自動的な開放によって利用できるように、一般的に絞られた位置に保たれている。
このような構成により、蓄えられた余剰出力（蒸気蓄え）を短時間開放して、給電網内の周波数ずれを補償することができるようになっている。

作動弁の絞り量の増加又は減少による出力増大のほかに、蒸気タービンの水・蒸気回路内に配置されていて蒸気タービンからの抽気蒸気によって加熱される予熱器を遮断することは周知である。同時に低圧予熱器を通して案内される凝縮水流は、数秒にわたって止められて、再び増大される。化石燃料燃焼式の発電所において予熱器の意図的な遮断による凝縮水流停止に基づく急速な出力制御のための上記手段は、例えばドイツ連邦共和国特許出願公告第３３０４２９２Ｃ２号明細書に記載してある。

ドイツ連邦共和国特許出願公告第３３０４２９２Ｃ２号明細書

本発明の課題は、発電設備における、少なくとも２つの圧力段、つまり高圧蒸気タービン段及び低圧蒸気タービン段を備えている蒸気タービン装置の給電運転時の急速な出力制御のための方法を改善して、極めて低いコストで確実かつ急速な出力制御を保証することである。

前記課題を解決するために、高圧蒸気タービン段から部分的に膨張して流出する作動蒸気の少なくとも一部分を、直接に、つまり再加熱なしに、引き続く膨張又はエネルギー変換のための低圧蒸気タービン段内に導入するようになっている。

本発明に基づく技術思想は、部分的に膨張して高圧蒸気タービン段から流出する作動蒸気（作業蒸気）が、該作動蒸気を、部分的に膨張していて再加熱された蒸気として、低圧蒸気タービン段に供給するために、又は低圧蒸気タービン段の前に、つまり低圧蒸気タービン段の上流に接続された中圧蒸気タービン段（高圧と低圧との間の圧力用の、つまり中圧又は中間圧力用の蒸気タービン段）に供給するために、再加熱ユニットに供給されるようになっている蒸気タービン装置における従来の運転方法と異なり、再加熱ユニットを意図的に迂回するものである。

本発明に基づく上記構成により、高圧蒸気タービン段からより低い圧力レベルで作動する各後続の蒸気タービン段への供給に際して再加熱に起因して生じる時間的な遅れを避けることができて、その結果として、周波数の上昇の必要な場合に、作動蒸気の絞り量の減少により高圧蒸気タービン段内に解放された追加的な作動蒸気を、直接に、つまり高圧蒸気タービン段からの流出の後に再加熱することなしに、より低い作動圧又は運転圧で運転される後続の蒸気タービン段内に供給することができ、したがって従来の運転形式に比べて極めて短い時間での応答能力で、追加蒸気、ひいては追加出力を周波数の上昇のために供給できるようになっている。予備出力（リザーブ出力）の自動的な呼び出しのための従来の周波数上昇手段の応答時間（応働時間）は、一般的に３〜３０秒であり、このことは、前記凝縮水流停止を用いる前記技術において、抽気蒸気の停止並びに、予備出力の蓄えのための蒸気弁の絞りにつながってしまうことになる。本発明に基づく上記構成により、予め蓄えられたすべての予備出力は、高圧蒸気タービン段及び低圧蒸気タービン段を介して３〜１０秒以内に完全に呼び出され、つまり周波数の上昇のために利用される。短時間での出力呼び出しにより、給電網周波数の変動は、周波数の上昇のための従来の手段よりも極めて効果的に防止される。

次に本発明を、唯一の図面に示す三段式の蒸気タービン装置（蒸気タービン設備）に基づき詳細に説明する。

蒸気タービン装置の構成の概略図である。

図１に構成を概略的に示してあるタービン装置は、高圧蒸気タービン段１、中圧蒸気タービン段２及び低圧蒸気タービン段３を含んでいる。すべてのタービン段は、発電機５の駆動のための共有の１つの軸４上に配置されている。

通常運転又は通常動作において、高圧蒸気タービン１は、加熱器６を含む蒸気ボイラーから作動蒸気の供給を受けるようになっている。高圧蒸気タービン１から部分的に膨張して流出する作動蒸気は、下流の蒸気管路９を経て再加熱ユニット１０内に達して、該再加熱ユニット内で再加熱され、次いで後続の部分膨張のための中圧蒸気タービン２に送られる。さらに、中圧蒸気タービン２から流出する部分的に膨張した蒸気は低圧蒸気タービン３に達するようになっている。

余剰出力（予備出力又は蓄え出力）の蓄えのために、それ自体周知のように生蒸気弁８は絞られ、その結果として上流側で蒸気供給管路７に沿って高い圧力レベルが生ぜしめられるようになっている。給電周波数障害、つまり公称周波数、例えば５０Ｈｚからの不当な周波数ずれが生じる場合には、周波数不足の検出に基づき生蒸気弁８の絞り量は、弁の完全な開放まで減少され、その結果として、蓄えられている余剰出力は、自動的に増加された蒸気量の形で高圧蒸気タービン段１に供給されるようになっている。この場合に、高圧蒸気タービン段１から部分的に膨張して流出する蒸気量は、引き続く作業、つまりエネルギー変換のために、弁ユニット１３の開放により、蒸気供給管路１１を経て、再加熱なしに部分的に、有利には完全に直接低圧蒸気タービン段３内へ導かれるようになっている。高圧蒸気タービン段１と低圧蒸気タービン段３との間の直接的な蒸気供給に基づき、軸４は実質的に、再加熱ユニット１０を遮断することに起因する時間的な遅れなしに、高圧蒸気タービン段１及び低圧蒸気タービン段３によって駆動されるようになり、その結果として、１０％までの出力増加が自動的に、周波数の上昇のために発電機５から取り出されるようになっている。

１ 高圧蒸気タービン段、 ３ 低圧蒸気タービン段、 ２ 中圧蒸気タービン段、 ４ 軸、 ５ 発電機、 ６ 加熱器、 ７ 蒸気供給管路、 生蒸気弁８、 ９ 蒸気管路、 １１ バイパス管路、 １３ 弁ユニット

Claims (3)

1. 発電設備における蒸気タービン装置の一次制御のための方法であって、少なくとも２つの圧力段、つまり高圧蒸気タービン段（１）及び低圧蒸気タービン段（３）を備えており、余剰出力の蓄えのために、前記蒸気タービン段のうちの少なくとも１つの蒸気タービン段（１）へ通じる作動蒸気供給管路（７）に設けられた生蒸気弁（８）は、絞り状態で作動させられていて、給電周波数の減少、ひいては該減少に基づく給電周波数の上昇の必要な場合に、少なくとも絞り量の減少された状態に移されるようになっている形式のものにおいて、前記高圧蒸気タービン段（１）から部分的に膨張して流出する作動蒸気の少なくとも一部分を、直接に、つまり再加熱なしに、引き続く膨張のための前記低圧蒸気タービン段（３）内に導入することを特徴とする、蒸気タービン装置の一次制御のための方法。
2. 余剰出力の蓄えのために前記生蒸気弁（８）を絞る運転状態では、前記高圧蒸気タービン段（１）から部分的に膨張して流出する作動蒸気は、再加熱ユニット（１０）を介して供給されて、部分的に膨張して再加熱された作動蒸気を維持し、該作動蒸気は中圧蒸気タービン段（２）、次いで後続の低圧蒸気タービン段（３）に供給され、かつ、前記給電周波数の上昇の場合に、前記高圧蒸気タービン段（１）から部分的に膨張して流出する作動蒸気の少なくとも一部分は、バイパス管路（１１）を介して前記低圧蒸気タービン段（３）に供給される請求項１に記載の方法。
3. 前記バイパス管路（１１）に弁ユニット（１３）を設けてあり、該弁ユニットは前記給電周波数の上昇の場合にのみ開かれる請求項２に記載の方法。

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